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[文化] 风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？

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向国旗敬礼 发表于 2024-7-5 16:55:59 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
天气一热，办公室里的空调之争就开始了。有人冻得盖毯子，有人热得紧急采购降温神器。怕热的我看了眼手边的小风扇，觉得它再怎么吹风也不得劲。有没有什么办法让小风扇给力点呢？
前不久，网上一个短视频热传，某男生宿舍在风扇前装了一组矿泉水瓶（瓶子底部剪掉，整齐地贴在风扇的前面罩上，使瓶口朝前进行送风），说制冷效果堪比低配版的空调。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第1张图片

只用几个水瓶就能把风扇改成“空调”吗？图源：人民日报视频号广大网友纷纷尝试一番后，出现了不一样的声音。一些人称赞这是个简单又有效的好方法，另一些人使用仪器测试之后，觉得这完全不可行。为什么两方意见差异这么大呢？今天，我们就来分析一下各自可能的原因。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第2张图片

体感温度和实际温度存在差异



先来看看反方。常识告诉我们，气温越低越凉快，所以反方测量了风的温度，作为判断是否更凉快的标准。对比发现，加装水瓶后风的温度不但没有降低，反而还比正常风扇的升高了一点。如果这些测量真实有效，那么从这个角度来看，加装水瓶并不能让我们感觉更凉快，甚至变得更热了。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第3张图片

网友测量发现瓶口的温度不降反增，给风扇加装水瓶似乎并不能更凉快
图源：bilibili @哏工侃智能

但实际上，我们的身体在不断产生热量的同时，也在不停地散热，这会造成我们感觉的温度和实际气温间存在差距，人们常用体感温度的概念来进行区分。在同样的气温下，当身体散热更困难时，体感温度就会偏高；反过来，当散热更轻松时，体感温度就会偏低，我们会感觉更凉快。也就是说散热会影响我们的体感温度。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第4张图片

散热如何影响体感温度？



人体散热可以通过四种途径进行，分别是：辐射、对流、传导和蒸发。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第5张图片

人体散热的四种途径：辐射、对流、传导、蒸发图源：参考文献[1]

  • 辐射散热
热量以电磁辐射的形式传向周围环境。身体和环境的温度差异越大，身体暴露出来的面积越大，辐射散热越多。

  • 对流散热
热量通过空气的流动从身体交换至周围环境中。风速越快，对流散热越多。

  • 传导散热
热量通过与身体直接接触的物体进行传递。所接触物体的导热性能越好，传导散热越多。

  • 蒸发散热
在酷热的夏天，基本上只能靠蒸发散热的方式进行体温调节，最明显的蒸发散热方式就是出汗。即便不出汗，体液也会透过皮肤和粘膜表面时时刻刻进行蒸发。蒸发的过程会吸收热量，使身体的温度不至于过高。风速越高、空气越干燥，蒸发的速率也越快，散热量也越多。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第6张图片

在气温比体温还高的情况下，
通过汗液蒸发进行身体散热图源：新浪体育所以，从根源上我们可以发现，除了气温之外，风速、湿度、气压、衣服穿的多少等因素都会影响身体的散热，从而改变体感温度。举个例子，气温一样的情况下，南方潮湿的冬天会比北方干燥的冬天感觉更冷，沿海湿热的夏天会比内陆干热的夏天更难以忍受。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第7张图片

风扇怎么变“空调”？

再次观察网传的风扇改造方案，可以看到加装水瓶后，风扇气流从较宽的瓶底进入，再由较细的瓶口流出。流体流动遵循质量守恒原理，越窄的地方流速越快，所以从理论上来说，瓶口出来的风比正常风扇吹的风具有更高的速度。通过前面的介绍可以知道，风速越高，通过对流和蒸发能实现更好的身体散热，让我们觉得更凉快。这么看，支持这个方案的正方网友也能找到科学依据。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第8张图片

图源：摄图网

那这个方案一定奏效吗？如果管用，为什么厂家不把电风扇设计成这样呢？其实，很难下一个定论，因为影响体感温度的因素太多了，并且这些因素之间相互联系，理论分析时，很难全面考虑所有因素加在一起的结果。比如说，风不一定完全从瓶口出来，可能会从没有遮挡住的区域向两侧溜走了，导致吹到身上的风量更少了，而且即便少量高速气流从瓶口吹向我们，那也只集中在身体的一小部分区域，没法做到全身凉爽。想让风扇吹得更凉快一些，我们可以准备一些冰块放在风扇前面，用一些吸满水的纸巾或棉花也可以。这个的原理其实就是体外增强版的蒸发散热，冰的熔化和水的蒸发都能吸收热量，让周围空气的温度降低。风扇这么一吹，这些冷空气会到达身体附近，给我们带来凉爽，离风扇近一点感觉会更明显。
风扇前面加矿泉水瓶，真的可以秒变“空调”吗？ 第9张图片

可以像这样，在风扇前面放一堆打湿的纸巾图源：某位机智的网友参考文献

[1] Peng Y, Cui Y. (2020).Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy. Joule.4(4),724-742.

作者：危安然，应用工程师，上海交通大学力学博士策划&编辑：小叮当题图图源：人民日报视频号

网络图片版权归原作者所有文章为上海科技馆所有未经允许，禁止转载


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精彩评论15

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沙发
赵雷杰 发表于 2024-7-5 17:11:09 | 只看该作者
 
牺牲了吹风面积 换来局部高风速 从而加强对流 感觉更凉快 一句话 就是风扇加大了个档
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板凳
李杰艳 发表于 2024-7-5 17:20:16 | 只看该作者
 
反正我不信
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地板
计龙龙 发表于 2024-7-5 17:26:25 | 只看该作者
 
能量守恒，不可能无缘无故的降低的
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5#
大拓拓 发表于 2024-7-5 17:47:32 | 只看该作者
 
忽悠你。
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6#
腹黑患者 发表于 2024-7-5 18:02:40 | 只看该作者
 
麻烦还没用！
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7#
踏云揽月 发表于 2024-7-5 18:47:09 | 只看该作者
 
没用的
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8#
丑木 发表于 2024-7-5 19:00:42 | 只看该作者
 
科技馆的博士，请教个问题: 能量守恒还是个科学定律吗？
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9#
国忠 发表于 2024-7-5 20:11:32 | 只看该作者
 
原理不就是膨胀阀了。 风扇这风力加上瓶口对空气的 基本就…………
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10#
东冬 发表于 2024-7-5 21:11:56 | 只看该作者
 
涡轮增压
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