【冷百科】爲啥撅嘴吹氣是冷風,張大嘴哈氣是暖風?

生活裏有一個特別常見的小現象,相信每個人都經歷過。冬天手冷的時候,我們會下意識地張大嘴哈氣,一股暖風瞬間就能包裹住冰涼的雙手,可如果撅起嘴,對着手背用力吹氣,感受到的卻是一陣清爽的冷風。同樣都是從自己嘴裏呼出來的氣,爲什麼僅僅是張嘴的方式不同,溫度感受會有這麼大的差別呢?

冬天我就只能哈氣來保持手部溫暖(羨慕有暖氣的)

重點來了→首先我們要明確一個關鍵點不管是撅嘴吹氣,還是張大嘴哈氣,我們呼出的氣體溫度其實是基本一致的,都接近我們的體溫,大概在36℃到37℃之間。真正影響體感溫度的,核心是氣流的速度差異。

先說說撅嘴吹氣爲什麼會是冷風。當我們撅起嘴巴時,嘴脣會形成一個很小的出口,根據流體力學中的連續性方程(對於不可壓縮流體,在穩定流動時,流體通過管道不同截面的體積流量保持不變,即流速與截面面積成反比),在我們呼出氣體體積流量基本恆定的情況下,出口截面越小,氣流流速就越快,因此呼出的氣流會被擠壓得又細又快。這種高速流動的氣流,會產生兩個關鍵作用,這也是它讓人感覺涼的核心原因。

流體在通過B點時會加速

一是高速氣流會通過卷吸效應帶動周圍大量常溫冷空氣,兩者快速發生熱交換。呼出的暖氣流(36℃-37℃)與周圍冷空氣(通常低於體溫)進行熱量傳遞,暖氣流的熱量被冷空氣吸收,導致混合後氣流的整體溫度快速下降,趨近於環境溫度。二是高速氣流吹過皮膚表面時,會顯著加速皮膚表層附着的微量水分(如汗液、環境水汽)的蒸發,而根據熱力學中的蒸發散熱原理,液體蒸發過程屬於吸熱過程,會吸收皮膚表面的熱量,從而降低皮膚體感溫度,這與夏天吹風扇能降溫的原理完全一致(風扇加速空氣流動,促進皮膚汗液蒸發,帶走熱量)。這兩個因素疊加作用,我們就會明顯感覺到,撅嘴吹出來的氣是涼絲絲的。

比如熱水,那些氣化了的水分子帶走了熱量,水自然也就會慢慢涼下去

再看張大嘴哈氣時的暖風。當我們張大嘴巴,沒有刻意擠壓嘴脣時,氣體出口變大,流速自然放緩,這同樣符合流體力學中“出口越大,流速越慢”的規律。這種低速氣流的特點是,幾乎不會卷吸周圍的冷空氣,也就不會發生明顯的熱交換,能直接將我們體內的暖氣流送到皮膚表面。而且因爲流速很慢,氣流吹過皮膚時,水分蒸發的速度也會變得非常慢,蒸發散熱的效果幾乎可以忽略不計,皮膚感受到的就是呼出氣體本身的溫度,自然就是暖暖的。

還有一個特別簡單的小實驗,可以幫我們快速驗證這個原理。大家可以試着把嘴撅起來,對着自己的手背貼得特別近,幾乎快要碰到皮膚,然後輕輕吹氣。這時候你會發現,原本以爲的冷風,居然變成了暖風。這就是因爲,氣流離皮膚太近,沒有足夠的時間卷吸周圍的冷空氣,無法發生有效的熱交換,同時也沒有足夠的空間讓水分快速蒸發,蒸發散熱的作用無法發揮,所以我們感受到的,就是呼出氣體原本的溫度。

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