121 votos

¿Por qué no me quema el viento fuerte?

Así que estaba pensando... Si el calor que siento no es más que un montón de partículas enloquecidas que transfieren su energía a otros cuerpos, ¿por qué no me quema el viento?

Cuando pensé más en ello, me di cuenta de que el viento suele llevar algo de humedad, y como las partículas de líquido se mueven a la misma velocidad que el viento, están básicamente estáticas entre sí, por lo que no se transfiere energía entre ellas (viento y partículas de agua). Y si ese agua se pega a mi piel y sopla el viento, se evaporará, con lo que tomará energía de mi piel y me hará sentir frío.

La cosa es que no creo que sea realmente el caso, pero incluso si lo es, si de alguna manera seco el viento, ¿me quemará si es lo suficientemente fuerte? Y los vientos pueden alcanzar velocidades bastante altas (aunque debo admitir que no estoy seguro de que sean comparables al movimiento de los átomos en los cuerpos calientes, etc...).

Así que, en resumen. ¿Puedo ser quemado por el viento en un escenario perfecto?

126voto

Dori Puntos 1325

Moléculas de aire $(\require{mhchem}\ce{N2_}$ y $\ce{O_2})$ tienen una velocidad media de alrededor de $500\text{ m/s}$ , variando un poco en función de la temperatura. Esto significa que un buen $5\text{ m/s}$ el viento es cien veces más lento, y la energía que representa el viento es 10.000 veces menor que la energía térmica . Por lo tanto, el viento no tiene mucha más energía que el aire en calma y no te quemará.

Los vientos de muy alta velocidad, como los de los tornados, los huracanes o el viento que se experimenta mientras se practica el paracaidismo, siguen siendo sólo unos $50\text{ m/s}$ Por lo tanto, la densidad de energía en el viento sigue siendo sólo el 1% de la densidad de energía térmica. Asimismo, la presión de ariete que el aire ejerce sobre ti sería pequeña en comparación con la presión atmosférica homogénea, por lo que no deberían observarse grandes efectos. Por lo tanto, no es de esperar que ni siquiera los vientos fuertes te quemen.

La transferencia de calor entre usted y el aire es bastante complicada, y no depende únicamente de la densidad energética del aire. De hecho, el viento suele hacer que sientas más frío. El calor viaja a través de gradientes de temperatura. El aire que está junto a tu piel estará a la misma temperatura que ella, pero el aire que está a una pequeña distancia estará a la temperatura ambiente. Esto crea un gradiente de temperatura, y el calor se desplaza a través del gradiente. Cuando hay viento, la diferencia de temperatura entre tu piel y el aire ambiente es la misma, pero la temperatura desciende hasta la temperatura ambiente a menor distancia de tu piel. Esto aumenta el gradiente de temperatura, por lo que te enfrías más rápido con el viento.

La humedad también influye; la transferencia de calor no es muy sencilla. Sin embargo, creo que esto basta para explicar por qué no debemos esperar que el viento nos queme. Se quemará si viaja por el aire a una velocidad extremadamente alta. Esto ocurre con los meteoritos y otros objetos astronómicos que se mueven a velocidades orbitales ( $\sim10^4\text{ m/s}$ ) cuando entran en la atmósfera de la Tierra. También es relevante para los aviones que se mueven rápidamente, que sí experimentan vientos tan rápidos como las velocidades térmicas de las moléculas del aire. He oído decir que el SR-71 Blackbird , el avión más rápido jamás construido, se calentó tanto debido al calentamiento aerodinámico que tuvo que ser construido para estar suelto a baja velocidad para que las piezas encajaran a máxima velocidad. Véase "Calentamiento aerodinámico" para más.

25voto

klenwell Puntos 114

Teorema de Wilson: un número natural $n > 1$ es un número primo si $(n-1)!\ \equiv\ -1 \pmod n $

13voto

lionelbrits Puntos 7026

Si el calor que siento no es más que un montón de partículas enloquecidas que transfieren su energía a otros cuerpos, ¿por qué no me quema el viento?

Creo que la respuesta más directa a tu pregunta es que el calor es el movimiento aleatorio de las moléculas, con velocidades en el orden de $v_{rms} = \sqrt{\frac{3RT}{m}}$ que está en el rango de cientos de metros/segundo, mientras que la capa de aire que te rodea se mueve de forma no tan aleatoria (hay una capa límite, por ejemplo), y no suele ser tan rápida.

Si pensamos en la fricción, por otro lado, creo que el problema es que mientras la fricción/arrastramiento te calentará a ti y al aire que te rodea, la corriente de aire también es muy eficiente para quitarte el calor, así que dependiendo de la temperatura del viento, los dos efectos se anularán parcialmente.

Ahora bien, cuando empiezas a llegar a velocidades transónicas, la compresión (¿adiabática?) del aire que tienes delante lo calentará significativamente (creo que por eso el SR-71 estaba hecho de titanio). En velocidades hipersónicas esto puede provocar un desagradable caso de plasmación.

7voto

Black User Puntos 14

"¿Puedo ser quemado por el viento en un escenario perfecto?"

Efectos de arrastre

Los efectos de arrastre son la fuente principal del efecto que buscas en tu pregunta principal.

Siempre hay un efecto de calor por el arrastre del viento, pero en la mayoría de las circunstancias la transferencia de calor es una pérdida neta hacia tu piel debido a la evaporación de la humedad y a que la temperatura del aire está por debajo de tu temperatura corporal.

Véase también:

http://en.wikipedia.org/wiki/Drag_%28physics%29

http://en.wikipedia.org/wiki/Parasitic_drag#Skin_friction

Efectos de la humedad

Mencionas el efecto de la humedad en el aire, ten en cuenta que al condensarse sobre ti te calentaría al perder energía al pasar del estado gaseoso al líquido, y esto raramente ocurriría, a menos que tu piel esté muy seca y el aire muy húmedo (los días calurosos y húmedos no son divertidos, ¿verdad?), o a menos que estés expuesto al vapor (de ahí los efectos más terribles de las quemaduras por vapor frente a las quemaduras por agua hirviendo). Dado que un viento más fuerte aumentaría la tasa de evaporación, ese equilibrio variaría en función de la velocidad del viento, así que considera que a velocidades más altas tu piel tendría que estar muy seca o el aire muy húmedo para mantener ese equilibrio.

Véase también:

http://en.wikipedia.org/wiki/Enthalpy_of_vaporization

Los límites de la razón

Desde velocidad terminal es de 120 mph, o unos 54 m/s, es poco probable que te expongas a un viento relativo mucho más rápido que eso, ya que te recogería y te llevaría con él. Además, tu cuerpo necesita humedad para vivir, así que para que se vuelva muy seco, tendrías que estar muerto. En conjunto, diría que sería muy raro que sintieras un calentamiento positivo neto a causa del viento.

Sin embargo, en conclusión, sí, puedes ser quemado por el viento.

1voto

Sarah Vessels Puntos 8195

es posible que se queme con una combinación de aire muy caliente (~ 46°c o tal vez menos) y un ventilador moderado. Las personas con mala salud, ebrias o inconscientes son las que corren más riesgo. Ej. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003497500013229

Edición: más pensamientos. Yo uso estos dispositivos de "calentamiento por aire forzado" todos los días en el trabajo. La otra situación que se asocia a las quemaduras es que si la manguera que suministra el aire caliente entra en contacto con un paciente inconsciente, puede producirse una quemadura, por lo que se trata de una quemadura por conducción, no por convección, pero el calor se suministra por conducción. Para volver a relacionar esto con el PO, si un viento de aire caliente calienta una superficie muy conductora, el contacto con esta superficie puede provocar una quemadura más fácilmente, ya que esta superficie conductora concentra el calor. Además, los tejidos comprimidos son más vulnerables a las quemaduras, por lo que si la superficie caliente se presiona contra la piel, se acelera la quemadura porque la parte del cuerpo no puede transportar el calor con un mayor flujo sanguíneo.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X