為什麼我們說 /fu/ 吹出的是涼氣,說 /ha/ 吹出的是熱氣?
因為氣流從嘴到手的過程里混合了周圍的冷空氣(類似於無葉風扇的工作原理,射流引射摻混)。這個混合過程當中氣流經過的長度與氣流的直徑成正比。嘴張的越大,氣流混合的越晚。
試試把手指緊貼著嘴fu一下就知道了,剛出來的氣流是熱的,然後隨著距離的增加很快冷卻。
完全氣體等熵流動造成顯著的溫差需要接近一個大氣壓的壓差和接近音速的氣流速度,在這裡不可能出現。fu也是熱氣,你慢點fu
補充1:呼吸道排出的氣體的濕潤來自於濕潤的上呼吸道。口腔的包圍(fu)會阻擋濕潤氣體的流動,吸附氣體中的水分。而張開口腔(ha)則不會。這一點可以對著玻璃片吹氣看起霧效果。
補充2:對著玻璃片吹氣的效果就能告訴你,濕度是主要原因(起霧是放熱過程),而和氣體速度無關(玻璃片表面沒有水讓你蒸發)。此外,你用左手扇風對右手,也能證明這一點:即便很小的速度,也能讓你感覺清涼。所謂吹氣速度的影響其實不在我們討論的主要原因之內。
以下是答案
原因既不是空氣流速,也不是「完全氣體等熵流動表」。而是當呢閉口吹氣的時候,大部分來自呼吸道空氣的水蒸氣部分被口腔吸附;當你完全張口吹氣的時候,大部分呼吸道空氣的水蒸氣直接排出。
而人的體表對溫度的感受取決於空氣的濕度。水蒸氣含量高時,氣體攜帶熱能高,體感溫度較高(這實際上和水的比熱容也有關係,熱平衡時,同樣溫度,水分子攜帶的熱能多)。水蒸氣含量低時,氣體攜帶熱能低,體感溫度低。
一個簡單的實驗就可以證明這個理論:閉口對左手吹氣,張口對右手吹氣。觀察冷卻1分鐘之後,右手是否感到水分凝結(放熱)之後的濕潤和冷(導熱),而左手沒有這個現象。
另外,觀察冷天一個人吹氣時,哪一種吹起方式能引起白霧。
另外,可以觀察自己吹氣時,肺部的感受。
最後,吹出氣體的濕度,其實皮膚直接能感受到。。所謂「悶熱」。
本答問題在火車上被一個妹子問道支支吾吾半天什麼都說不出。感覺很丟臉。
然後決定探究一下原因。
做了以下幾個非常簡單的實驗:
A:將手放在距離嘴巴大Xcm的地方對其進行哈(ha)氣,反覆實驗5次。
A1:X~=0CM;A2:X=5CM;A3X=15CM;A4:X=20CM(變數的不均勻後面會解釋,主要是發下了對於我大約4000肺活量的人的一些對「熱」和「冷」的感受的主要區別點或者臨界點,如果有人不信可以按照0,5,10,15,20,25,30為比較梯度,得到詳細的「感受數據」)。
B:將手放在距離嘴巴大Xcm的地方對其進行吹(hu)氣,反覆實驗5次。
B1:X~=0CM;B2:X=5CM;B3X=15CM;B4:X=20CM
C:將手放在距離嘴巴大Xcm的地方對其進行呵(ho)氣,ho的原因是這種嘴型介於ha和hu之間,反覆實驗5次。
C1:X~=0CM;C2:X=5CM;C3X=15CM;C4:X=20CM
D1:對著衛生間的鏡子哈氣,距離約為5cm,實驗兩次,為同一地點,時間間隔為1分鐘。
D2:對著被太陽「烤」了一個下午的玻璃哈氣,距離約為5cm(在看到實驗效果後,我又把距離換成了1厘米左右,要不是玻璃太臟我就親上去了),實驗兩次,為同一地點,時間間隔為1分鐘。
E1:拿一根手指,在鼻子呼出氣流的方向上放置,離鼻子的距離在鼻子進行一次比較均勻的呼氣中由遠到近
E2:拿一根手指,在鼻子呼出氣流的方向上放置,離鼻子的距離在鼻子進行一次比較均勻的呼氣中由近到遠
結果:
實驗A。對於手感受的熱度大小(含有主觀性):A1約=A2&>A3,A4感受不到明顯熱量(但是能感受到氣流)
實驗B。手感收到的「寒冷感覺」,B3最為明顯,B2和B4無法分辨(因為主觀感覺在這裡所佔成分太大,所以解釋為無法分辨,真要說覺得是B4冷一點),bB1有點特殊,剛開始1秒時間內會有冷的感覺,持續呼氣時間超過3秒有明顯的熱感。
實驗C。對於C1C2感受到的是熱度且C1&>C2,對C3C4感覺到的是沒有熱度,更傾向於冷感和空氣流速的感覺。冷感的強度無法分辨。
實驗D。D1兩次均出現明顯的」發霧「現象,在隨後一段時間內消失;D2兩次均觀察不到明顯的」發霧「現象;備註:當距離縮減為1cm左右時,對於D2仍然無法觀察到明顯的發霧現象。
實驗E。E1,在手指一動過程中,氣流感從無到有,並且熱感增強,在最近處最強(前提是手指不能停留在某一處);E2,在手指一動過程中,其流感從有到無,欠缺熱感減弱,在近處最強。
分析:
實驗A,B,C組內對照:發現熱感和距離有關,且在一定範圍內成一定程度上的負相關(及距離越遠熱感越低)
實驗AB,BC,AC兩兩對照,發現熱感和嘴型大小有關(但這肯定不是本質)。且在一定範圍內成一定程度上的正相關(及嘴巴張得越大,熱感越高)
實驗D組內對照,發現發霧現象的可能性和」被發霧「物體的溫度有關,且在一定範圍內,呈現負相關(溫度越高,發霧可能性越低)
實驗E:為了證明在」嘴型大小「(確切說是鼻孔大小)在宏觀數量級上一定的情況下(不考慮由於用鼻子呼吸時,鼻翼兩側鼓起發生的形變以及周圍的肌肉作用導致的鼻孔大小的改變),熱感和距離有關。
人口腔中的水蒸氣被呼出,遇外界冷空氣液化成為小水滴,即我們看到的「哈氣」。
所以我們眼中的「哈氣」並不是氣體,而是液態小水滴(或含有少許氣溫足夠低時使水蒸氣凝華而成的小冰晶)。
假設:(我看什麼數學家物理學家的都有什麼什麼模型,我心裡痒痒也想建一個
熱量主要儲存在經過肺循環還沒有被呼出的氣體與人體內的水蒸氣中。從熱量傳遞的三種形式:熱傳導,熱輻射,熱對流來看,手上手感收到的熱量主要來自於熱傳導(有人糾結於熱穿導還是熱傳遞,我覺得這對這個問題不是非常重要)。
請打開腦洞,想像以下畫面:當人哈氣/呼氣/呵氣時,從人體內出來的水蒸氣和氣體分子的混合物簡單概括為」以柱狀形式排出「(管它圓柱橢圓柱N愣住不規則齒狀柱呢)。所以」嘴型大小「等價於這些」柱子「的橫截面面積以及周長的大小。
當這些攜帶熱量的混合分子從人口腔內排出時,,」柱子「的邊緣的分子和周圍的空氣分子(空氣分子= =我高中物理老師看到非弄死我不可)進行著熱交換,這種熱交換和氣體的表面流速有關。流速越快,」呼出的氣體「的溫度被環境溫度平衡的越快,(當柱狀分子集體的表面的分子被外接氣體分子的環境溫度平衡時,此時內部分子與外部分子就會有溫差,所以他們之間會進行熱傳遞,這種熱傳遞的時間與」呼出「分子的熱量的總量有關,總量與每個分子的熱量和分子的數量有關,分子的熱量和人體溫有關,而人體的溫度又是相對恆定的,熱傳遞的時間所以取決於分子數量,而這個分子數量對於柱狀體的分子混合物模型來講就是和橫截面內的分子數量有關,也就是說橫截面內的分子密度越大,熱傳遞的時間越長,」呼出「的氣體分子的熱量散失越小,能夠傳遞給手掌/玻璃/鏡子的熱量越多)。假設人在正常呼吸是單位時間內呼出的分子體積保持在一個穩定的範圍,那麼嘴巴變小(橫截面變小,氣體會被壓縮一部分分子密度變大,但是如果U=橫截面面積x分子密度的話,U張嘴&>U撅嘴),也就是呼氣時,空氣的流速就變大,然後綜上所述,得出結果呼出的是冷氣。
和距離有關的話只要做一下鼻子出氣的實驗E就明白了
其實我還是有另一個點要考慮,就是當考慮氣體流速會帶走手掌表面的熱量時,應該在坐另一組控制變數的實驗,但我太懶了,另外由於氣體流速加快手掌表面水分蒸髮帶走熱量,只會加快手掌覺得冷。所以從理論上分析對實驗結果的定性結論沒有巨大影響。
註明:實驗中所有距離均有誤差,(媽蛋我手掌是有厚度的而且會晃我有什麼辦法,科研經費都沒有哪裡來的固定手和頭的道具啊)。關於實驗D如果有人能夠做一組加熱到45攝氏度-50攝氏度的玻璃或者鏡子就好了(可以避免有些人說我不夠嚴謹什麼起霧的那些小水珠早就因為鏡子/玻璃表面溫度太高直接蒸發了)
好了。如果有人有什麼意見或者建議特別是學這個專業的大牛有什麼專業性見解的請一定要指出來,我物理只學到高中為止,分析這個問題我已經吧高中物理都用完了。。。很多詞語肯定缺少其專業的精準性,在這裡說聲抱歉。
這篇答案是寫給那個妹子的。你特么要是看到了一定要給我點贊啊我花了兩個小時寫的現在外賣都涼了。。。T T。不多說了,妹子祝你表白成功。
我感覺「Ha」的時候時間過得好快
【FU】
口腔閉合狀,出氣,主要靠口腔部肌肉收縮,加壓,此時呼出的氣體大多是口腔中和鼻腔中的氣體,其被體溫加熱的時間短,本身溫度低,再加上流速快等其它因素,所以覺得是冷風。
口腔張開狀,出氣,口腔部肌肉無法用力,主要靠胸部、咽喉部的呼吸肌收縮,此時哈出的氣體大多是咽喉以下的氣體,其體溫加熱的時間更長,本身溫度高,再加上流速不快等其它因素,所以覺得是熱風。
/fu 和 /ha 兩種龍吼的效果當然不一樣
由圖知:主要取決於帶動了外界空氣的量。可以預見:外界溫度大於37℃的話,fu熱而ha涼
主要是流速的問題。
當ha的時候,吹出的氣體流速慢。用手感覺時,可以感覺到較為純粹的來自肺部的濕潤而溫暖的氣流。由於肺部的溫度比皮膚表面高,氣流中的水汽還會在皮膚表面凝結,這個過程放出的熱量會讓感受到的溫度進一步升高。
當hu的時候,吹出的氣體流速快。來自肺部的在空氣中高速飛行的氣體會帶動周圍的空氣運動,使得來自肺部的濕潤溫暖的氣流與來自空氣的乾燥低溫的空氣混合,導致這股混合氣流與ha出來的氣流溫度降低。此外,如果用手去感覺,濕度降低帶來的皮膚水分蒸發速度加快也會讓人覺得更加涼。
裡邊的原理類似於無葉風扇,這是兩張百度百科裡引用的圖片
http://wapbaike.baidu.com/view/3956667.htm?ref=wise
這貨也叫空氣倍增機(Air Multiplier),原理可以看鏈接。
換句話說,由於hu出來的流速大,ha出來的流速低,hu出來的氣流量要比ha出來的多,多出來的這部分就是來自於被帶動的空氣。hu就像這個無葉風扇,ha就像是增桑拿。「fu」的時候口腔內壓不等於外壓,呼出的氣體經歷了一個等壓膨脹的過程,溫度自然要降低;原理和將氣體以高壓泵出一個小孔來製冷是一樣的。
以下搬運至果殼:
這個答案很有意思,但是事實上....不是這樣的....
所謂拉瓦爾噴管,實際是一種漸窄-漸闊噴管類型,即這噴管具有一個狹窄的喉部。當高速(不超過聲速)的氣流流經喉部時,氣體被壓縮,導致速度急速增加,在喉部界面(稱為臨界截面)突破聲速。在突破聲速後,在漸闊處速度依然能夠增加,從而獲得超音速氣流。因為這一特性,拉瓦爾噴管被廣泛應用需要獲得超音速氣流的發動機,如火箭、飛機(尤其是戰鬥機)等的發動機噴管上。
所以,依照流動氣體的等熵膨脹,氣體流速增加時溫度的確會下降。
然而,對於口腔來說,能夠增加的壓力,和外界大氣的圍壓相比相差太小,而嘴構成的「漸窄-漸闊」型完全無法有效降低流動其的溫度。從嘴洞里出來的氣流,充其量是個亂流罷了。事實上,fu和ha的區別,完全是攜帶的熱的氣體量和皮膚的蒸發水平決定的。fu的時候流速快,增加了皮膚的蒸發量,因此感覺氣流溫度低,而ha的時候,口張的大,氣流慢,皮膚蒸發速度低,而且張口呼氣時,肺部大量熱的空氣流出,也會讓人覺得溫度高。
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下面有很多同學對fu和ha的感覺產生了異議,我個人認為這可能是各地發音差異造成的口腔差異所致。這裡給出一個定義。fu是嘴唇縮小,只剩一小洞,然後快速排氣,類似吹笛子的口型;而ha則是長大口,由整個口腔和胸腔出氣,類似冬天哈氣的口型。
fu的口型
ha的口型
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好吧,其實我也不知道是什麼意思。。。。。
為什麼我搜excited會出來這個問題
學古希臘哲學史的來怒答一發!
大家可不要小看了這個問題,這個問題雖然看起來很蠢,但是是有其歷史意義的,因為對這個問題的研究代表了「人類歷史上有記載的最早的物理實驗「。
讓我們回到兩千六百多年前,古希臘的米利都有個哲學家阿那克西米尼(Anaximenes of Miletus,585-528BC),他是米利都學派的第三代領導人(我不會告訴你米利都學派一共就仨人),
在這個學派他們都研究什麼呢,主要是研究世界是怎麼構成的,也就是」本原「,泰勒斯覺得「水是世界的本原」,而阿那克西曼德覺得「宇宙的本原是虛空」,而我們的主角阿那克西米尼則認為」氣才是世界的本原「。
他認為氣在穩定條件下是不可見的,而其他的物質都是密度不同的氣,如果它被移動和壓縮就會先變成風,然後進而變成雲,再壓縮則會變成水,水壓縮則會變成泥土和石頭,而氣被稀釋則會變成火,這樣就實現了所有元素的形成。
他還「發現」了溫度與密度的關係(重點來了!),他認為密度和溫度是成反比的,因為從火到石頭,密度越來越高,而溫度卻越來越低,為了證實他的觀點,他進行了一下這個試驗:
對你的手吹氣,第一次撅嘴吹,之後張嘴吹:第一次的氣是冷的,第二次是熱的。
在這個實驗中,假設空氣的質量是一定的,張嘴吹(/ha/)空氣體積大,密度小,而溫度高,撅嘴吹(/fu/)空氣體積小,密度大,而溫度低,這樣他就證實了自己的觀點.
總的來說,在學派他幹了幾十年也沒有什麼別的,大概三件事:
一個,繼承了泰勒斯和阿那克西曼德的思想;
第二個,研究了一下世界的本原;
第三個,就是寫了一本小書,不過後來遺失了
如果說還有一點成績就是一不小心完成了歷史上第一個物理實驗,沒想到這個問題幾千年之後還會被人想起來。
Reference:
Kenny, Anthony. A New History of Western Philosophy. Vol. 1. New York: Oxford University Press, 2006. Print.
Kirk, G. S., and J. E. Raven. The Presocratic Philosophers: A Critical History with a Selection of Texts. 2nd ed. Cambridge: Cambridge UP, 1983. Print.
fu 吹的快有扇扇子的效果,吹出來的氣本身都是熱的。
你可以試下慢慢從ha到慢慢的fu,慢慢fu出來也是熱氣,但加快速度,到一個臨界點就是扇扇子那種功效佔上風了。重點是:只是手的感覺是涼涼的,但氣本身是熱的!在大部分情況下空氣溫度 &< 手的皮膚溫度 &< 體內的溫度(也就是呼出來的氣的初始溫度),所以在手掌跟嘴巴的距離相同的情況下,吹氣時風量集中,氣的熱量就散發快。風速快,從皮膚上帶走的熱量就快(皮膚散熱),所以能夠感受到涼氣。哈氣熱,因為風量的問題所以不如吹氣遠,而我們哈氣時手掌一般都是離嘴唇相對比較近,氣從肺里出來的氣到手掌時熱還沒散發完全,所以手掌會感覺到熱。
ha的時候,我們動腹部橫隔膜,腹部收縮,擠壓肺部和氣管中的體內氣體,同時嘴並沒有使勁,所以是熱氣,fu的時候,我們除了呼出體內氣體還通過嘴對空氣進行了二次擠壓,所以是涼氣,用手緊緊捏住臉蛋,怎麼呼氣都是熱氣
因為湖建比較熱啦
hu!ha!是誰~~送你來到我身邊~
胡建人表示不是很懂你們在說啥
壓力的變化會使空氣冷卻。
就像平常我們對手吹氣:
當我們張開嘴往手上吹氣,吹出來的氣是熱的,
而當你撅起嘴吹氣,吹出來的氣卻是清涼的。
當氣體或液體在管道內流過一個縮孔或一個閥門時,流動受到阻礙,流體在閥門處產生漩渦、碰撞、摩擦。流體要流過閥門,必須克服這些阻力,表現在閥門後的壓力P2比閥門前的壓力P1低得多。這種由於流動遇到局部阻力而造成壓力有較大降落的過程,通常稱為「節流過程」。 實際上,當流體在管路及設備中流動時,也存在流動阻力而使壓力有所降低。但是,它的壓力降低相對較小,並且是逐漸變化的。而節流閥的節流過程壓降較大,並是突然變化的。
在節流過程中,流體既未對外輸出功,又可看成是與外界沒有熱量交換的絕熱過程,根據能量守恆定律,節流前後的流體內部的總能量(焓)應保持不變。但是,組成焓的三部分能量:分子運動的動能、分子相互作用的位能、流動能的每一部分是可能變化的。節流後壓力降低,質量比容積增大,分子之間的距離增加,分子相互作用的位能增大。而流動能一般變化不大,所以,只能靠減小分子運動的動能來轉換成位能。分子的運動速度減慢,體現在溫度降低。(來源:什麼叫節流?為什麼節流後流體溫度一般會降低?)
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