¿Te calentará una manta si estás bajo el agua?

Supongamos que un hombre cae en agua muy fría y se le clava el pie debajo de una roca pesada. Afortunadamente, su cabeza está fuera del agua y alguien puede pedir ayuda. Los paramédicos quieren mantenerlo caliente mientras trabajan para liberar su pie. Le pusieron un sombrero en la cabeza. ¿Deberían también envolverlo en una manta?

Bueno, ¿no es mejor probarlo?
@AwalGarg - Claro, vamos todos a meternos los pies debajo de rocas pesadas y llamar a algunos paramédicos para que nos ayuden. Solo nos tomará un par de horas completar el experimento. No perderemos sangre ni caeremos en coma por el frío.
@trysis Bueno, entonces seré el observador, OP se quedará atascado, ustedes se convertirán en paramédicos y los respondedores me ayudarán a observar... ¿qué dicen?
Bueno, depende mucho de qué esté hecha la manta. Pero incluso en el peor de los casos, probablemente todavía ayudará, pero no mucho. Sin embargo, usar una manta aislante para pozos que no se empape de agua podría ser muy efectivo. Es difícil saber qué tan efectiva sería una manta de algodón, ya que se afloja y absorbe mucha agua, lo que reduce las propiedades aislantes cuando está mojada.
@AwalGarg: si el OP está preparado para eso, seguro. No será piel de nuestras espaldas. Sin embargo, como será su vida y sus extremidades lo que arriesgaremos, no debería verse obligado a hacerlo. Incluso "¡¡¡Por la ciencia!!!" solo va tan lejos.
Por supuesto, esto supone que la manta no inhibe el trabajo de liberar el pie. Si significa que solo dos personas levantan la roca en lugar de tres, ¡diría que probablemente no sea una gran idea!
@AwalGarg, ¿por qué no convertirlo en una manta eléctrica por si acaso?
@jkeuhlen ¡Porque Papá Noel no viene con su dínamo submarino para generar electricidad allí!
Claro, esta es la razón por la que un traje de neopreno te mantiene caliente (más).
Gracioso, la pregunta fue hecha por Moby Di(ck)sk. Jejeje
Para ser un completo idiota y perder todo el punto... a menos que sea la manta eléctrica de jkeuhlen, la manta en realidad no te está calentando, solo está reduciendo la pérdida de calor, ¿verdad?

Respuestas (8)

Sí.

Hay tres mecanismos de pérdida de calor (esto se aplica en general, no solo al hombre en este ejemplo): radiación, conducción y convección. En la mayoría de los casos cotidianos, la radiación puede despreciarse, por lo que solo tenemos conducción y convección.

La conducción es simplemente la transferencia de calor a lo largo de un objeto estático. Por ejemplo, si sostiene el extremo de una barra de metal en una llama, muy pronto el calor se conducirá a lo largo de la barra y el extremo que está sosteniendo también se calentará. En este caso, si nuestro hombre está rodeado por una región de agua tranquila, perderá calor por conducción en el agua.

La convección es el transporte de calor por un fluido en movimiento. Por ejemplo, si está parado en un día de invierno en el aire quieto, es posible que no sienta demasiado frío, pero si sopla un vendaval, comenzará a sentir frío muy rápidamente. Esto sucede porque su cuerpo calienta el aire inmediatamente a su alrededor y luego el viento se lleva ese aire más cálido y lo reemplaza con aire frío.

Ahora volvamos a tu pregunta. No podemos hacer nada acerca de la conducción. El hombre está en el agua y no podemos cambiar la conductividad térmica del agua. Pero podemos hacer algo acerca de la convección. El calor del cuerpo de nuestro hombre pronto calentará el agua inmediatamente a su alrededor, y no queremos que las corrientes de agua se lleven esa agua caliente y la reemplacen con agua fría. Envolver al hombre con una manta apretada atrapará una capa de agua cerca de su piel y evitará que la convección lo enfríe.

¡Gracias! ¿No obtenemos también algún beneficio en la conducción, porque la conducción a través del algodón húmedo debería ser más lenta que la conducción a través del agua pura?
@MobyDisk Sí, tendrá un efecto. Sin embargo, el algodón es capaz de absorber una gran cantidad de agua debido a su acumulación. Por lo tanto, el calor puede conducirse a través del agua empapada por la manta de algodón. Sin embargo, como hay canales bloqueados por las hebras de algodón, se ralentiza la tasa de transferencia de calor, sin embargo, en realidad no es tan significativo.
Pensé que los trajes de neopreno funcionaban principalmente bloqueando la transferencia de calor por conducción (porque el traje es de neopreno con burbujas de aire), lo que también termina bloqueando la transferencia por convección. ¿El algodón realmente tendría un efecto notable sobre la convección? Todavía transferirá una cantidad significativa de calor por conducción al agua circundante que aleja el calor; como tu piel. ¿Cómo puede tener un efecto significativo en la transferencia de calor por convección pero un efecto insignificante en la transferencia por conducción al mismo tiempo? El algodón parece una diferencia insignificante. tu piel de todos modos?
@JasonC No; un traje húmedo está bien... mojado. Las burbujas de neopreno no son de celda cerrada y se llenan inmediatamente con agua helada, que absorbe el calor y permanece donde está. El traje es únicamente para detener la convección. Piense en los cambios de compresión y expansión y los cambios de flotabilidad para un buzo, si las burbujas estuvieran llenas de aire...
@User58220 Todos los trajes húmedos están hechos de neopreno de celda cerrada, por ejemplo , Patagonia , Yamamoto . Los anunciados como "de celda abierta" se refieren al revestimiento y el neopreno sigue siendo de celda cerrada con burbujas de gas ( ejemplo ). También está wikipedia , si la considera una fuente legítima.
@JasonC: han pasado varias décadas desde la última vez que usé un traje de neopreno, pero mi recuerdo es que después de quitármelo podías apretarlo y salía agua como si fuera una esponja. Sin embargo, dado que mi memoria puede tener fallas (o, por supuesto, el diseño del traje de neopreno puede haber cambiado en los últimos treinta años), eliminé la referencia a los trajes de neopreno de mi respuesta.
@JohnRennie Todavía; la efectividad del algodón realmente dependería del grosor. Imagínese, digamos, envolver una pantalla de ventana alrededor de usted en un día ventoso para mantenerse caliente. Si el algodón está bien envuelto a su alrededor, su incapacidad para detener la conducción hará que el calor atrapado en la fina capa de algodón/agua sea rápidamente conducido y llevado por convección con un efecto mínimo. Pero si se tratara de una manta de algodón muy gruesa, marcaría una mayor diferencia, ya que el objetivo es tener atrapada la mayor cantidad posible de agua relativamente tranquila, de modo que esa mezcla de agua y algodón pueda actuar como un amortiguador.
@JohnRennie (Por cierto, el efecto de "esponja" que está recordando con el traje húmedo es agua que sale del forro de lycra / nailon / lana / etc., y también agua atrapada dentro del traje que ingresa a través del cuello / muñecas / tobillos -- pero no el agua del interior del neopreno, que es resistente al agua. Los trajes de neopreno funcionan atrapando el agua en el interior herméticamente y aislándola del agua exterior, lo que el algodón no puede hacer).
Todo tiene un efecto en la física, el punto es: ¿es medible?
No estoy seguro de si todos los términos en su respuesta se usan con precisión. La convección es una transferencia de calor en fluidos, sí, pero sucede debido a la combinación de conducción y advección, no es un proceso complementario separado. Debido a la conducción, el calor se transfiere al fluido, y debido a la advección, es decir, el movimiento masivo de las partículas del fluido, el calor se transfiere con el viento o río abajo. Cuando usa en blanco, grava directamente la advección, no la convección. La convección seguirá teniendo lugar debido a la transferencia de calor por difusión y conducción.
@DarioP Si no es medible, no puede afirmar que tiene un efecto. Solo puede formular hipótesis basadas en otras mediciones y teorías.
@ luk32 Bien dicho; Traté de decir lo mismo pero fracasé. No creo que esta respuesta sea muy precisa.
Recuerde que habrá convección en el sistema hombre-manta-agua, tal como la hay en el sistema hombre-agua. En una computadora, un disipador de calor de alta calidad sella completamente un procesador y evita el movimiento de aire directamente a su alrededor, pero no es una barrera real para el enfriamiento por convección del procesador; no lo instalaríamos si lo fuera. La eficacia de una manta seguirá dependiendo en gran medida de la barrera que presente a la conducción.

La manta ayudaría un poco de la misma manera que mantiene el cuerpo más caliente en el aire frío, al inhibir la convección y permitir una interfaz de aire más cálido entre la manta y el cuerpo, pero el agua es mejor conductora del calor que el aire y no lo será. muy eficiente.

Los buzos que permanecen mucho tiempo en el agua tienen trajes de agua cuyo material está diseñado para mantener la temperatura corporal cómoda incluso en aguas bastante frías. Diferentes tipos para diferentes aguas.

En la emergencia que está hablando, cortar un traje de neopreno ofrecerá una mejor protección.

pd cuando era joven teníamos bañadores de lana, y es verdad que abrigan más que los sintéticos que tenemos ahora.

+1 por mencionar los trajes de neopreno. Me sorprende que nadie más lo haya hecho.

Las mantas no "te calientan". Las mantas ralentizan la transferencia de calor por convección, simplemente restringiendo el movimiento de un medio que puede transportar calor. El aire absorbe el calor de los objetos sólidos por conducción. El aire no conduce muy bien ese calor a otras moléculas de aire. Entonces, si restringe el movimiento de esas moléculas de aire, limitará la capacidad de ese aire para alejar ese calor del objeto sólido del que originalmente absorbió el calor. Como factor secundario: Cuanto más cerca esté la temperatura del aire de la temperatura de dicho objeto sólido, menos calor absorberá el aire. Entonces, a medida que el aire atrapado absorbe más calor y aumenta la temperatura, menos calor puede absorber.

¡No te olvides de las mantas eléctricas!
@farrenthorpe ¡O una manta en llamas!
@Jason C, eso es una tontería... ¡no puedes prender fuego a una manta mientras está bajo el agua!
@farrenthorpe ¡Eso no significa que dejaré de intentarlo! Además, si me quedo atrapado, ya tendré una manta a mano.

La manta ayudará, pero la cantidad depende del tipo de manta. Las mantas de algodón u otras telas serán de ayuda bastante pequeña porque el agua aún puede fluir a través de ellas, pero no tan rápido como lo haría sin la manta en la forma en que es un material no poroso. las mantas serían de mucha más ayuda ya que detienen el flujo del agua y se llevan más calor

Sospecho que el único beneficio significativo que se puede lograr con una fina capa de algodón se obtiene envolviéndola con fuerza, especialmente alrededor de las extremidades, de modo que la sangre se vea obligada a permanecer más profunda disipando menos calor.

Aunque es cierto que una fina capa de algodón de alguna manera limitará la convección, para contener eficazmente las pérdidas de calor es necesario crear una gruesa capa de agua estática y mirando el grosor de los equipos de buceo, creo que el efecto de un la manta es casi insignificante si se envuelve sin apretar alrededor del desafortunado hombre.

Definitivamente lo hará y puedo dar fe de ello. Durante mi carrera de natación, mientras esperaba en la pared tu juego, siempre había algunas molestias al patear la pared después de haber estado en ella por un momento o dos. La incomodidad se debe a que un "caparazón" de agua alrededor de su cuerpo, de aproximadamente una pulgada, se había calentado y permaneció allí, asumiendo que nadie había nadado junto a usted y que el agua estaba en calma. También podrías sentir esto en otras personas. Por lo tanto, una manta a su alrededor amortiguaría las corrientes naturales en el agua y, si es lo suficientemente gruesa, no transmite bien el calor y la diferencia de temperatura no es demasiado grande, lo mantendrá caliente. Así es como funciona una manta cuando está seca, por cierto. Simplemente mantiene caliente el aire interior. El calor específico del aire es aproximadamente un 50 % mayor que el calor específico del algodón de acuerdo con engineeringtoolbox.com.

¡La respuesta simple es no! Las mantas solo funcionan en el aire. Dado que el aire es un mal conductor del calor y las mantas utilizan este aire como colchón para su calor y el ambiente externo. Ya que en el agua no habrá mucho aire y el agua también es mala conductora del calor. Por lo tanto, no debe usar una manta en el agua.

Respuesta corta, no, no calentará el cuerpo bajo el agua.

Considere, ¿cuál es la temperatura del agua fría? Si el agua fría es la del área ártica o sus alrededores, que suele estar entre 5 y 10 grados centígrados, entonces es mejor que esos paramédicos trabajen rápido, con manta o sin ella. Sea como fuere, recuerde calmar a este hombre primero tranquilizándolo, ya que el pánico solo aumenta el estrés en el cuerpo, y el agua, ya sea atrapada o no en una manta de neopreno o lana, le robará el calor corporal.

El agua por debajo de 21 C (~70 F) generalmente se considera fría, y la del Océano Pacífico, incluso en el área de San Diego/CA, tendrá una temperatura fría de 10 a 15 C (~ 50 a 60 F). Si yo fuera el equipo de rescate [paramédico], recomendaría encarecidamente poner la cara en esa agua muy fría, ya que esto invocaría la vía refleja de buceo de los mamíferos. Puede parecer inhumano, pero aumentará las posibilidades de recuperación posterior al rescate. Luego trabaje en despegar el pie. Lea desde aquí, http://bit.ly/TWf3f8 para supervivencia/rescate en agua fría.

Tu respuesta no explica por qué la manta no tendría efecto. Si bien puede ser relevante para rescatar a una persona del agua fría, creo que la pregunta se refiere a los principios físicos involucrados, de lo contrario estaría fuera de tema, de todos modos.
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