Пређи на главни садржај

Ронилачко одело

Да ли вода може да буде изолатор? Користим ронилачко одело са водом изнутра.
С обзиром да слабо роним и да ронилачко одело никада нисам обукао, први пут сам имао прилику да чујем за мокро ронилачко одело. Међутим, гуглањем сам открио да постоје две врсте одела, а такозвана мокра су предмет питања моје ученице. Привлачи пажњу податак да је овај тип одела осмислио физичар.
Чињеница је да ваздух представља одличан изолатор топлотне размене - под условом да се не креће - јер при кретању је присутно провођење путем струјања. Пример за тако нешто је слој ваздуха између коже и одеће. Вода, с друге стране, због веће густине топлоту одводи из организма неколико десетина пута боље у односу на ваздух - ако се креће. Та појава доводи до хипотермије, таквог стања организма да функције слабе све до гашења због пада телесне температуре. Зато ми је ово питање привукло пажњу.
Дакле, код мокрих одела вода је између коже рониоца и тканине, али је заробљена оделом да не би дошло до њеног струјања, а загрејана је од тела. С обзиром да ову појаву гледам из угла физичара, намеће се питање предности оваквих одела. Ако упоредимо воду и ваздух, прво што ми пада на памет је својство воде да се снажно супротставља сабијању када се спољашњи притисци увећају - на већим дубинама - док то није присутно код ваздуха и то, претпостављам, утиче на комодитет рониоца или, можда, покретљивост. 
Међутим, прочитао сам да се мокра одела употребљавају у топлијим водама. Да би то протумачили потребно је сагледати пренос топлоте Qₚ путем провођења:
Qₚ/t = kS∆T/L
при чему је k коефицијент проводљивости који за воду износи 0,56 J/sm°C, док је за ваздух 0,023 J/sm°C, S је површина тела, L дебљина слоја воде уз тело и ΔT разлика температура два гранична слоја воде. Једначина нам указује да је пренос топлоте овим механизмом већи од стране воде, чак и када наступи сабијање ваздуха и увећање његовог коефицијента.

Треба размотрити пренос топлоте Qₑ путем електромагнетног зрачења. Једначина повезује емисивност воде e, површину тела S, Штефан-Болцманову константу и разлику наведених температура:
Qₑ/t = e𝛿S(T₂⁴ ₋ T₁⁴)
За емисивност можемо узети приближно 1. Ако извршимо поређење претходне две једначине, уврстимо процењене вредности температура и претпоставимо дебљину слоја воде уз тело (заиста не знам колико износи, нека буде 1 cm) проистиче да се десетак пута већи износ топлоте преноси путем провођења у односу на топлотно зрачење. Зато је провођење доминантан начин преноса топлоте код рониоца, у случају када струјање није присутно. То потврђује употребу мокрих одела у топлим водама.

Коментари

Популарни чланци

Електромагнетне осцилације

Најједноставнији приказ електромагнетних осцилација представља веза калема и кондензатора у струјном колу. Такво коло је присутно у многим електронским уређајима које употребљавамо.  Кондензатор је приказан у облику ваљка и у почетку је био напуњен. Позитиван знак је у складу са позицијом позитивне облоге кондензатора, а приказује и смер струје у колу. У калему настаје магнетно поље, али се постепено формира због присуства индуктивног електричног отпора. Након што се кондензатор испразни, струја самоиндукције пуни кондензатор - у складу са Ленцовим законом.



Узајамна индукција

Док је обављао експерименте који су довели до открића електромагнетне индукције, Мајкл Фарадеј би поставио два калема, један наспрам другог, и запазио је да калем са батеријомствара струју у другом калему при укључењу/искључењу батерије. Исто тако је постављао језгро начињено од гвожђа у оба калема и уочио је појачање ефекта. Видео запис приказује индуковање струје у калему с леве стране због промене флукса магнетног поља који потиче од десног калема:



Смер индуковане струје у десном калему је у складу са Ленцовим законом. Предуслов настанка индуковане струје је електромоторна сила: ε = - NΔΦ/Δt  Промена флукса је сразмерна промени јачине струје (Δί) у калему с леве стране: ΔΦ = MΔί при чему је M коефицијент узајамне индукције који зависи од облика и величине оба калема, као и од броја навојака и узајамног положаја. Подразумева се да десни калем индукује струју у другом калему, што није приказано у анимацији, али коефицијент самоиндукције калема с леве стране једнак је оном с десне ст…

Ленцово правило

Естонац немачког порекла Хајнрих Ленц, физичар и пустолов у млађим годинама, познат је по формулисању закона који пружа могућност да се одреди смер индуковане струје у проводнику.  У анимацији је дат приказ смера индуковане струје (зелена стрелица) и линија магнетног пољакалема (стрелице плаве боје):

Када се у калему увећава флукс магнетног поља које потиче од шипкастог магнета, у жицама настаје електрична струја таквог смера да се магнетно поље струје супротставља увећању флукса. Дакле, магнетно поље калема је оријентисано на начин да је северни пол окренут ка северном полу шипкастог магнета (обојен плавом бојом). Када се магнет удаљава од калема ствара се струја таквог смера да се магнетно поље струје опет супротставља промени, али овог пута умањењу флукса поља шипкастог магнета. Смер индуковане струје је исто тако у складу са законом о одржању енергије.

Референтни систем

Анимација приказује слободан пад лопте на броду који се креће. О тој појави је размишљао изопштени свештеник Ђордано Бруно. Наслутио је да путања лопте неће бити иста у односу на посматраче на броду и копну. Истакнути историчар развоја физике Милорад Млађеновић цитира један Брунов запис: „Замислимо два човека, једног на броду у покрету, а другог изван њега. Нека обојица имају руку у истој тачки ваздуха и нека са тог истог места истовремено сваки испусти по један камен. Камен првог, не скрећући са (вертикалне) линије пашће на одређено место, док ће камен другога бити померен уназад.” 
Ако се појава посматра у односу на обалу мора као референтни систем, путања поприма изглед хоризонталног хица. Опажајући исту појаву на броду, а то је приказано у другом делу анимације, путања је попут слободног пада. Разлика је присутна, јер се камера у другом делу анимације креће заједно са бродом те поседује брзину својствену броду, док је у првом делу анимације била непокретна у односу на брод: