Как одежда тепло сохраняет

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследовательский проект

« Как  одежда тепло сохраняет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Сохранение энергии  – очень многогранная проблема. Действительно, энергия пронзает мир. Не каждый вид энергии можно описать  с помощью физики. В своей работе я хочу исследовать теплоизоляционные свойства одежды. Ведь если одежда недостаточно тёплая, комфортная, человек будет пользоваться обогревателями, пить горячий чай, или, напротив, в жару сидеть под кондиционером. Новое экологическое мышление должно учитывать и такие «мелочи».

Цель моей работы: исследовать  способы теплопередачи от кожи человека и теплоизоляционные свойства различной  одежды.

Задачи :

• изучение способов теплопередачи;
• изучение различных видов термобелья;
• исследование зависимости теплопередачи от изоляционных свойств различных материалов.

 

1.Пять способов естественной передачи тепла от кожи человека.

Сама по себе одежда не греет, но может помочь выработать и сохранить необходимое вам тепло. Подумайте о том, как вы одеваетесь, ведь маленькие детали имеют большое знамение в холодную погоду, когда организм тратит огромное количество энергии на согревание.

Одежда и обувь должны изолировать  тело от воздействия внешней среды, тем самым, поддерживая тепловой баланс тела. Ваша одежда и обувь  должны помогать телу, сохранять вырабатываемое тепло, а также выводить влагу и избыток теплого воздуха.

Конвекция

 Воздух нагревается при контакте с кожей. Поэтому теплый воздух, который легче холодного, поднимается вверх и покидает тело. Ветер усиливает этот процесс.

Излучение

Кожа отдает тепло окружающему воздуху в виде волн инфракрасного излучения.

Теплопроводность

 Тепло уходит с поверхности тела в точке соприкосновения тела с материалом. Металл или холодная вода очень быстро забирают тепло.

Испарение

 Тепло тела соединяется с жидкостью, которая испаряется с поверхности кожи. Влажная кожа теряет тепло гораздо быстрее, чем сухая.

Дыхание

 Энергия тратится при вдыхании холодного воздуха, который должен согреваться внутри тела на пути в легкие.

 

2.Свойства термобелья.

 
рис.1 Теплопередача в одно-, двух-, трехслойном термобелье

 

Термобелье совершенно незаметно под одеждой, и его можно носить каждый день. 
При этом, термобелье имеет два замечательных свойства: оно как бы наполнено воздухом, и этот воздух создает прослойку, не дающую телу остывать.  
Во-вторых, термобелье очень хорошо пропускает влагу. Когда мы потеем, обычное белье просто впитывает пот, намокает и мы начинаем мерзнуть от соприкосновения тела и мокрой ткани. А термобелье пропускает влагу сквозь себя, не мешая поту испаряться с кожи, но при

этом оно остается сухим.

Существуют разные виды термобелья, предназначенные для разных нагрузок. Так, термобелье может просто сохранять тепло – этим свойством обладает чистошерстяное или хлопковое белье. Более «продвинутым» и технологически более сложным является белье из синтетической ткани, которое не только сохраняет тепло, но и отводит пот с поверхности кожи.  
Оба полезных свойства полностью задействованы в термобелье, предназначенном для занятий зимними видами спорта. Его делают двухслойным: внутренний слой отводит пот с кожи, а внешний слой удерживает тепло, однако, не мешая поту испаряться. Для аллергиков разработано трехслойное термобелье. Его внутренний слой выполнен из гипоаллергенного натурального материала. А средний и внешний слои – такие же, как у любого другого вида белья.

Рис.2 Схема теплопередачи  в трехслойном термобелье

 

3.Виды термобелья.

Термобелье из полипропилена (лучше всего отводит влагу  от тела) предназначено для активной физической работы на открытом воздухе. Например, для занятий альпинизмом или яхт-спортом. Альпинист занят напряженной мускульной работой, тело сильно потеет, и обычное белье быстро промокает. К тому же при занятиях альпинизмом нет возможности для частой смены одежды, приходится ходить в одном и том же не один день, поэтому нижнее белье всегда должно оставаться сухим. В случае с водными видами спорта, кроме активного потоотделения при интенсивных занятиях, влага вдобавок попадает на одежду и извне. А мокрая ткань не удерживает тепло, наоборот, лишь охлаждает кожу. Поэтому для этих нужд наиболее подходит термобелье из 100% полипропилена. Этот материал почти не впитывает влагу, за счет чего очень быстро высыхает, и в тоже время прекрасно отводит влагу от тела. Термобелье из полипропилена может высохнуть прямо на теле, не доставляя каких-либо неудобств. Поэтому такое термобелье рекомендуется использовать и для летних видов спорта (бег, велогонки), но с менее плотным плетением ткани, т.к. в сбережение тепла в данном случае нет необходимости. В качестве альтернативы полипропилену также предлагается термобелье из полиэстра, но его способность отводить влагу все же немногим уступает. 
Для занятий теми видами спорта, в которых период интенсивной нагрузки чередуется с менее подвижным периодом (горные лыжи, сноубординг) и при этом отсутствует необходимость в непрерывной носке в течение нескольких дней, рекомендуют выбирать термобелье из полипропилена с добавлением шерсти или хлопка. Такое белье не только отводит пот с кожи, но и благодаря натуральному материалу лучше удерживает тепло. К тому же натуральные материалы всё же приятнее для тела. Но, как известно, натуральные материалы довольно хорошо впитывают влагу, поэтому через 7-8 часов активных действий термобелье намокает и его нужно будет сменить. Тем не менее, такой вариант вполне устраивает людей, увлекающихся рыбной ловлей, охотой. Термобелье из пропилена не только будет отводить влагу, но и довольно хорошо сохранять тепло в течение всего времени охоты или рыбалки.  
Для повседневной носки в принципе подходит любое термобелье. Но поскольку в таких случаях не столь важно влагоотводящие свойства ткани, то предпочтение стоит отдавать более комфортным натуральным материалам. Главное, учитывать, что холодного времени года понадобится термобелье более плотного плетения – это кальсоны и футболка с длинным рукавом. А на лето лучше брать термобелье более тонкое (субъективно оно сразу чувствуется по меньшему весу), как правило, это футболка с коротким рукавом и шорты (вместо шорт могут быть капри или кальсоны). 
Здесь стоит заметить, что качество белья будет зависеть от того, какая шерсть использована при его изготовлении: обычная шерсть делает белье тяжелым и колючим, крайне неприятным для кожи. А если в составе белья присутствует шерсть Merino, собранная от новозеландских овец-мериносов, то белье будет очень хорошо держать тепло. Шерсть Мерино имеет еще одну хорошую особенность: она не впитывает запах пота. Таким образом, белье не придется стирать после каждого надевания. Белье с добавлением шерсти пригодится тем, кто любит пробежки по утрам, а также роллерам и велосипедистам.

 

Термобалаклава  из шерсти мериноса поможет защитить легкие от холодного воздуха и избежать потери тепла с дыханием человека.

Если использовать термобелье  из шерсти мериноса, оно будет впитывать и выводить влагу, вырабатываемую телом.  Испаряющая влага не ухудшит показатели теплоизоляции.

Можно использовать термостельки  из шерсти мериноса, чтобы сохранить тепло и защитить ноги от проникающего холода. Не надевайте украшения, часы или металлические изделия на голое тело. Теплопроводность не помешает вашему комфортному состоянию.

Используя термобелье  из шерсти мериноса, можно защитить ваше тело от холода, ветра и сырости. Для защиты лица и головы можно надеть термобалаклаву и термошапку  из шерсти мериноса, надеть очки или маску  , которая защитит ваши глаза от солнца, ветра и снега, для защиты рук - термоперчатки и терморукавицы. Используйте обувь, немного большую по размеру для того, чтобы можно было использовать термостельки  и термоноски  из шерсти мериноса, которые будут сохранять ноги в тепле. 

        

 

 

 

Практическая часть.

Я решила выяснить, насколько  одежда из шерсти лучше сохраняет  тепло.

Для этого я поставила  опыт:

1. Взяла аллюминевый стакан с кипятком и обернула его материалом. Я производила измерения температуры воды каждую минуту и построила график. Тепло в окружающее пространство передавалось с помощью теплопроводности, конвекции, излучения, выходило с испаряющейся жидкостью.
2. В качестве теплоизоляционного материала в первом случае я взяла хлопчатобумажную ткань, во втором случае вязаную шерстяную вещь.