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趣味研究:流动的水比盆中水温更高吗

有时候,尤其是在冬天,我们会觉得流动的水温度比在容器中的水温更高。或许会以这样的形式为你所感知:当你准备洗头发的水,你把手放到水龙头下试水温,你觉得已经够热了,不过当你把头发泡进盆子里的时候才觉得水真是太冷了。然后你又把手放到盆子里试一下,水温似乎是降低了。

那么以下就这一现象做一简单说明,来看一下水温是否真的降低了。

在我认为,这个现象的产生主要有三个原因:www.zhangpeng.info

1、手上皮肤温度比头皮低,那么你的手就“欺骗”了你;

2、在流水中的传热明显强于静止的水中;

3、水温在从水龙头到盆中这一距离中是逐渐降低的。

首先说一下生物学原因。

根据生物知识,皮肤感知温度的实质就是感知皮肤与环境的温差。也就是说,皮肤温度和环境温度相同时,你的感觉神经将不能感知温度,那么就算是70度你也不会觉得热。那么,当你手上的皮肤温度比头皮更低的时候,同样温度下你的手就会感觉到比较温暖.在冷天,通常我们的手比头皮冷,这也就是为什么你用手感知的水温度更高的一个原因.当你试过一次之后,你手部皮肤已经被加热了一些,这也就导致你第二次试水温觉得水温低了.

其次,我们来计算一下强制对流中的换热.

对流换热即是指流体流过固体表面的换热.

根据牛顿冷却公式:

Q=h(Tw-Tf)

其中:

Q. 换热过程中的热量传递

h. 对流换热系数

Tw. 物体表面温度

Tf. 流体温度

在强制对流中,h通常是自然对流的数十倍.

而流动的水从你手上掠过是一个强制对流过程.当你把手放在流水的下面,Q就会比较大,也就是说,你的手上皮肤温度升高的比较快,那么你就会认为水温已经比较合适了.而在盆中,是一个自然对流,Q比较低,那么你皮肤上的感觉器官就会告诉你水温比流水要低.

最后,在流入盆中的过程中因为对流换热和辐射换热,水温确实是降低了.

在水流进盆中的这一短短的路程中,是一个强制对流,根据之前的讨论,温度确实会有所降低.

又根据黑体辐射定律:

Q=δ(Tf4-T04)

其中

Q. 热量损失

Tf. 水温

T0。 环境温度

那么在流入盆中的过程中水温也会由于辐射换热而降低.也就是说,真实的情况是水从水龙头出来到盆中的过程中,水温确实是降低了的.

通过以上的讨论,张鹏的结论是这个有趣的现象一定程度上是由于你的感觉欺骗了你,但事实上,水温确实也是有所降低的.

怎样改善次此过程?

有三个方法.第一,测试水温之前让你的手暖和一些.第二,水龙头关小点,减少强制对流换热.第三,接水时尽量把盆子靠近水龙头.

还有一个最简单的方法,那就是记住下次洗头发的时候,记住把水倒热一点.

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