![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhBmFlJKdZC4lLYn81NDpDZalLm2QX78xXRM1XkJsfjGypSiDpJGySCyEGmr4bqc1g74RwO56i8pDrkcFbkIY9HWbBezJW4-0RkDIBUpNyZxyPAt7Dyhz_CXEJYAqfikD9le3VDfLDxLMk/s1600/jaakaappi.jpg)
Piirros: Hannu Era
Kun akateemisen oppituolin haltijat alkavat norsunluutorneistaan käsin selitellä arkipäivän ilmiöitä, epäluuloni normaalistikin aika korkealla oleva tila nousee hälytyslukemille. Varsinkin kuulleessani sanan "arkipäivän fysiikka" poistan jo varmuuden vuoksi varmistimen pistoolistani (tai ainakin otan esille ja teroitan blogikynäni valmiiksi) kenraaliluutnantti T.J.A. Heikkilän innoittamana. Enkä usein suinkaan syyttä. Kuten tänään, jolloin Hesarin kuukausiliitteessä Helsingin yliopiston meteorologian professori Timo Vesala kertoili tuulettimen jäähdyttävästä vaikutuksesta helteellä. Sisältö vastasi hyvin otsikkoa "Tuulesta temmattu?" , mikä onkin välttämätön ehto hyvälle artikkelille.
Valitettavasti ei kuitenkaan riittävä. Joko professori ei itse ymmärrä ihmisen lämpötalouden mekanismia tai sitten toimittaja on ymmärtänyt hänen selityksensä väärin. Ilkeänä ihmisenä epäilyni kallistuu molempien johtopäätösten suuntaan.
professori Vesala kertoo mm., että ”Ilma johtaa lämpöä aivan ihon pinnassa. … Virtaava ilma kykenee kuljettamaan lämpöenergiaa suurinakin määrinä kauempaakin ihon pinnasta.”
Jotta tuulettimen vaikutuksen ihmisen lämmöntunteeseen voisi ymmärtää, niin täytyy tietää muutamia perusseikkoja ihmisen ja ympäristön välisestä lämmönvaihdosta.
Kuuman tai kylmän tunne riippuu siitä, kuinka paljon kehosta lähtee lämpöä verrattuna siihen, kuinka paljon siihen sitä tulee ulkopuolelta. Kevyttä työtä tehtäessä (kuten tätä tekstiä luettaessa) kehosta pois virtaavan nettolämmön ollessa noin 100 wattia ihminen tuntee olonsa mukavaksi. Jos se on suurempi, ihminen palelee. Jos se on pienempi tai suorastaan negatiivinen (kehoon tulee enemmän lämpöä kuin siitä poistuu), niin ihmisen alkaa laulun sanoin tulla tukalasti kuuma.
Lämmön tuntemisessa on toki suuria eroja ihmisten välillä. Jotkut ovat vilukissoja ja toiset eivät siedä lainkaan lämpöä. Sama henkilökin lämmöntunne vaihtelee niin vuorokauden kuin vuodenaikojen mukaan, joten siinä mielessä ihminen on huono lämpömittari. Kaikki ihmiset ovat kuitenkin rakennettu siten, että jonkinlainen lämpöhukka tuntuu mukavimmalta olotilalta. Sen on varsin järkeenkäypää, koska lämpövoimakoneena ihmisen on pakko päästä eroon elintoimintojen tuottamasta hukkalämmöstä ihan samalla tavalla kuin auton tai atomivoimalan. Pääsääntöisesti järkevät elintoiminnot tuntuvat miellyttäviltä.
Keskeisiä mekanismeja lämmönsiirtoon ihmiskeholle on kehittynyt useita. Lämpöä tulee ja menee mm.
1) johtumalla tai virtaamalla ilman välityksellä,
2) säteilemällä ja
3) veden haihtuessa iholta tai tiivistyessä siihen.
4) Veren mukana kuljettamalla.
Mikä on näiden keskinäinen suhde, riippuu mm. lämpötilasta, kosteudesta ja ihmisen tekemän työn raskaudesta. Alla kaavio eri tekemisten vaikutuksesta jäähdytysmekanismien suhteeseen normaalissa huoneenlämpötilassa (noin 22 astetta).
Kaaviossa lämmön siirtyminen ilmassa johtumalla ja virtaamalla (konvektio) ovat yhdessä. Niiden siirtymismekanismit kun ovat sidoksissa toisiinsa ja monesti vaikeasti eroteltavissa.
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgaCtNErA_QpWl4N49k8_MlNFpm-0G-KBBVPaz2n0aHYPErW7HNwcyjFS600KtJfKBkDhUX6Xz-r6bbTLoQkISdeuX4_gT040OmgQu3xhqzQfWYR4ZBsRdmEEQLMYDjUmpJZN8LBNkMZrM/s400/tehot.jpg)
Kaavio: Swegon
Olisi mielenkiintoista tietää, miten kaavion tekijän mielestä kevyt toimistotyö ja normaali toimistotyö eroavat toistaan.
Ihminen säteilee lämpöä aika voimakkaasti, noin 500 watin teholla. Jo pelkästään tämän aiheuttama energiahukka vaatisi vuorokaudessa noin 40 MJ:n ravintotankkauksen. Kun tyypillinen aikuisen energian tarve on noin 10 MJ, niin jossain on oltava laskuvirhe hyväksesi -tai tappioksesi, jos olet laihduttamassa.
Ihminen myös vastaanottaa ympäristön säteilyä, kuten jokainen auringon paisteesta nauttinut tai sitä manaillut tietää. Lähtevän ja tulevan säteilyn erotus on se, joka jää viivan alle. Kelteisillään 20 asteen lämpötilassa oleva ihminen säteilee noin 100 watin nettoteholla, vaatteet päällä oleva suunnilleen puolet tästä. Jos ympäristön lämpötila on sama kuin ihon lämpötila, niin emittoituva ja absorboituva säteily ovat yhtä suuret. Saunassa keho imee enemmän säteilyenergiaa kuin itse säteilee. Säteilyyn ei voi tuulettimen avulla juurikaan vaikuttaa, koska säteilyn ja ilman vuorovaikutus on lähes olematonta.
Lämmön johtuminen ilman välityksellä on yleensä vähäistä. Tähän on syynä kaksi asiaa. Ensinnäkin ilma on luonteeltaan lämmön eriste. Se johtaa huonosti lämpöä. Toiseksi lämmön johtuminen riippuu oleellisesti lämpötilaeroista. Aivan ihon viereen jää muutaman millimetrin paksuinen ilmakerros, jonka lämpötila on käytännössä sama kuin ihon. Tämän kerroksen lävitse lämmön johtuminen on hyvin vähäistä. Edes normaalilla hitaalla liikkumisella ei ole juuri vaikutusta tämän ilmakerroksen pysymiseen ihon vieressä.
Vesalan selityksessä tämä oli kääntynyt aivan päälaelleen. Ilma siis ei johda vaan eristää lämpöä aivan ihon pinnassa. Sen sijaan kauempana ihon pinnasta virtaavalla ilmalla ei ole mitään tekemistä kehon lämpötalouden kannalta. Virtaavan ilman lämmönjohtokyky on ihan sama kuin paikallaan olevan ilman. Virtaava ilma edesauttaa prosessissa vain siksi, että se siirtää ihan ihon vieressä olevan lämpimän ja siksi hyvin eristävän ilmakerroksen syrjään.
Tähän liittyy tuulettimien vaikutusmekanismi numero yksi. Tuuletin puhaltaessaan lämpimän eristävän kerroksen ihon vierestä lisää ilman kykyä johtaa lämpöä. Konkreettisesti tämän havaitsee saunassa. Kun iholle puhalletaan ilmaa (jonka lämpötila ei mitenkään voi olla korkeampi kuin 37 astetta), niin ihoa alkaa suorastaan polttaa. Syy on sama. Nyt lämmönjohtavuutta kehoon päin ehkäisevä ilmakerros puhalletaan pois.
Tehokkain keino kehon lämmönvaihdossa on hikoilu. Mitä enemmän keho lämpiää, sitä suurempi osa lämpöhukasta tapahtuu hikoilemalla. Tässäkin aivan ihon vieressä oleva ilmakerros on selityksen avainasemassa. Se tulee hyvin äkkiä kylläiseksi vesihöyrystä, jolloin hien haihtuminen hidastuu merkittävästi. Virtaava hiki kun ei juuri jäähdytä. Kun ihon lähellä oleva ilmakerros puhalletaan pois, haihtuminenkin lisääntyy ja haihtumisen vaativa suuri energiamäärä jäähdyttää paremmin ihoa.
Saunassa veden haihtumiseen ja tiivistymiseen liittyvät suuret lämpöenergiamäärät tulevat myös helposti ilmi. Hyvässä saunassa lämmöntunne otetaan löylyllä eli ihoon tiivistyvällä vesihöyryllä, ei tulikuumalla ilmalla. Saunassa ihminen huurtuukin kuin kylmä olutpullo kesäisellä terassilla. Oikea fysikaalinen termi tosin olisi kaste, sillä huurre on alijäähtyneestä vedestä pinnoille syntynyttä jäätä, mikä taas usein sekoitetaan virheellisesti kuuraan. Mutta eihän sitä näin kesähelteellä jaksa aina olla niin oikeaoppinen. Edes minä, jolla on pakkomielteenä oikoa muiden, etenkin professorien, tekemiä fysikaalisia virheitä.