Entonces estaba pensando... Si el calor que siento son solo muchas partículas que se vuelven salvajes y transfieren su energía a otros cuerpos, ¿por qué no me quema el viento?
Cuando lo pensé más, descubrí que el viento generalmente transporta algo de humedad, y dado que las partículas de líquido se mueven a la misma velocidad que el viento, son básicamente estáticas entre sí, por lo que no se transfiere energía entre ellas (partículas de viento y agua). ). Y si esa agua se pega a mi piel y sopla el viento, se evaporará y quitará energía a mi piel y me hará sentir frío.
La cuestión es que no creo que ese sea realmente el caso, pero incluso si lo es, si de alguna manera seco el viento, ¿me quemará si es lo suficientemente fuerte? Y los vientos pueden alcanzar velocidades bastante altas (aunque debo admitir que no estoy seguro de si son comparables al movimiento de los átomos en cuerpos cálidos, etc.).
Asi que. Línea de fondo. ¿Puedo ser quemado por el viento en algún escenario perfecto?
Moléculas de aire y tienen una velocidad promedio de alrededor , variando algunos dependiendo de la temperatura. Esto significa que un buen el viento es cien veces más lento, y la energía representada por el viento es 10.000 veces menor que la energía térmica . Por lo tanto, el viento no tiene mucha más energía que el aire en calma y no te quemará.
Los vientos de muy alta velocidad, como los de los tornados, los huracanes o el viento que experimentaría al hacer paracaidismo, todavía están solo alrededor , por lo que la densidad de energía en el viento sigue siendo solo el 1% de la densidad de energía térmica. Del mismo modo, la presión del ariete que ejerce el aire sobre ti sería pequeña en comparación con la presión atmosférica homogénea, por lo que no deberían observarse grandes efectos. Por lo tanto, uno no esperaría que ni siquiera los fuertes vientos lo quemaran.
La transferencia de calor entre usted y el aire es bastante complicada y no depende únicamente de la densidad de energía del aire. El viento generalmente te hace sentir más frío, de hecho. El calor viaja a través de gradientes de temperatura. El aire justo al lado de tu piel estará a la misma temperatura que tu piel, pero el aire a una pequeña distancia estará a la temperatura ambiente. Esto crea un gradiente de temperatura y el calor viaja a través del gradiente. Cuando hay viento, la diferencia de temperatura entre tu piel y el aire ambiente es la misma, pero la temperatura desciende hasta la temperatura ambiente a una distancia más corta de tu piel. Esto aumenta el gradiente de temperatura, para que te enfríes más rápido con el viento.
La humedad también juega un papel; la transferencia de calor no es muy simple. Sin embargo, creo que esto es suficiente para explicar por qué no debemos esperar que el viento te queme. Te quemarás si viajas por el aire a una velocidad extremadamente alta. Esto le sucede a los meteoros y otros objetos astronómicos que se mueven a velocidades orbitales ( ) cuando entran en la atmósfera terrestre. También es relevante para los aviones de rápido movimiento, que experimentan vientos tan rápidos como las velocidades térmicas de las moléculas en el aire. Escuché que el SR-71 Blackbird , el avión más rápido jamás construido, se calentó tanto debido al calentamiento aerodinámico que tuvo que construirse para que se aflojara a baja velocidad para que las partes encajaran a máxima velocidad. Consulte "Calefacción aerodinámica" para obtener más información.
(delta r)/(delta t)
con delta t
. El promedio es grande delta t
y este es el valor relativamente pequeño que percibimos. Se observa un efecto similar en un conductor cuando hay una corriente eléctrica. La velocidad promedio de los electrones está en orden de cm por segundo si no recuerdo mal (o más lento), se llama velocidad de deriva.Las otras respuestas abordan su pregunta bastante bien. Solo como un recordatorio de la capacidad de ser quemado por un viento lo suficientemente fuerte, la imagen a continuación muestra el meteorito de Chelyabinsk durante su entrada en la atmósfera terrestre el año pasado sobre Rusia. :)
Si el calor que siento es solo un montón de partículas que se vuelven locas y transfieren su energía a otros cuerpos, ¿por qué no me quema el viento?
Creo que la respuesta más directa a tu pregunta es que el calor es el movimiento aleatorio de las moléculas, con velocidades del orden de que está en el rango de cientos de metros/segundo, mientras que la capa de aire que lo rodea se mueve de una manera no tan aleatoria (hay una capa límite, por ejemplo), y generalmente no tan rápido.
Si pensamos en la fricción, por otro lado, creo que el problema es que mientras que la fricción o el arrastre te calentarán a ti y al aire que te rodea, la corriente de aire también es muy eficiente para eliminar el calor de ti, así que dependiendo de la temperatura del viento, los dos efectos se cancelarán parcialmente.
Ahora, cuando comience a alcanzar velocidades transónicas, la compresión (¿adiabática?) del aire frente a usted lo calentará significativamente (creo que es por eso que el SR-71 fue hecho de titanio). A velocidades hipersónicas , esto puede darte un desagradable caso de plasmificación.
Los efectos de arrastre son la fuente principal del efecto que busca en su pregunta principal.
Siempre hay un efecto de calor por la resistencia del viento, pero en la mayoría de las circunstancias la transferencia de calor es una pérdida neta para la piel debido a la evaporación de la humedad y la temperatura del aire está por debajo de la temperatura corporal.
Ver también:
http://en.wikipedia.org/wiki/Drag_%28physics%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Parasitic_drag#Skin_friction
Usted menciona el efecto de la humedad en el aire, tenga en cuenta que al condensarse sobre usted lo calentaría ya que pierde energía al pasar del estado gaseoso al líquido, y esto rara vez sucedería, a menos que su piel esté muy seca y el aire muy húmedo ( los días cálidos y húmedos no son divertidos, ¿verdad?), o a menos que esté expuesto al vapor (de ahí los efectos más terribles de las quemaduras de vapor en comparación con las quemaduras de agua hirviendo). Es mejor considerar su viento donde la humedad del aire a la piel- el equilibrio de humedad es tal que no se gana ni se pierde energía. Dado que un viento más fuerte aumentaría la tasa de evaporación, ese equilibrio variaría en función de la velocidad del viento, así que considere que a velocidades más altas su piel necesitaría estar muy seca o el aire muy húmedo para mantener ese equilibrio.
Ver también:
http://en.wikipedia.org/wiki/Enthalpy_of_vaporization
Dado que la velocidad terminal es de 120 mph, o alrededor de 54 m/s, es poco probable que alguna vez esté expuesto a un viento relativo mucho más rápido que eso, ya que lo recogería y lo llevaría consigo. Además, tu cuerpo necesita humedad para vivir, así que para que se seque mucho, tendrías que estar muerto. En total, diría que sentir un calentamiento neto positivo del viento sería muy raro.
Sin embargo, en conclusión, sí, puedes ser quemado por el viento.
es posible quemarse con una combinación de aire muy caliente (~ 46°c o quizás menos) y un ventilador moderado. Las personas enfermas, borrachas o inconscientes corren mayor riesgo. P.ej. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003497500013229
Editar: más pensamientos. Uso estos dispositivos de "calentamiento de aire forzado" todos los días en el trabajo. La otra situación que se asocia con las quemaduras es que si la manguera que suministra el aire caliente está en contacto con un paciente inconsciente, esto puede provocar una quemadura, por lo que se trata de una quemadura por conducción, no por convección, pero el calor se entrega por conducción. Para relacionar esto con el OP: si un viento de aire caliente calienta una superficie altamente conductora, entonces el contacto con esta superficie puede provocar una quemadura más fácilmente; efectivamente, esta superficie conductora concentra el calor. Además, el tejido que se comprime es más vulnerable a las quemaduras, por lo que si la superficie caliente se presiona contra la piel, se acelera la quema porque la parte del cuerpo no puede llevarse el calor con un aumento del flujo sanguíneo.
El viento tiene mucha más energía que el aire en calma (moléculas a unos 500 m/s). Podemos agregar la velocidad del viento a eso, más la energía cinética y térmica para llegar a la energía total del viento. Un viento frío te refrescará a las velocidades regulares que encontramos en la Tierra, eliminando el aire caliente cerca de tu piel... lo llamamos sensación térmica. Un aire caliente que sopla a alta velocidad lo quemará debido al intercambio térmico y la fricción con las moléculas de aire y otras partículas en el aire, como polvo, agua, etc., pero probablemente su piel se deshaga antes de que eso suceda, como en un tormenta de polvo/arena. Un viento supersónico (como en los aviones supersónicos o caída libre desde gran altura), hecho artificialmente en un túnel de prueba, te quemará debido a la fricción y la onda de presión, si eres capaz de mantener esa velocidad del viento. la realidad es que tu cuerpo se derrumbará antes de eso. En otro escenario, encontrar un viento de bomba atómica cerca de la descarga (debido a muchos componentes de eso, como radiación, viento de alta velocidad, presión de aire, EMP...), o el "viento" solar simplemente lo pulverizará hasta el reino venidero. :)
dmckee --- gatito ex-moderador
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Marcos Eichenlaub
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