sciencetalk

Ik heb een vraag over de gevoelstemperatuur(windchill). Nu weet ik niet of dit onderwerp eerder in dit forum aan bod is gekomen, maar ik heb hier wel een heel specifieke vraag over. Dus daarom stel ik hem ook maar.

Goed ik weet dat -273*C, of 0 K de (theoretisch) laagst mogelijke temperatuur is. Maar hoe zit dat nu met de gevoelstemperatuur?

Stel, het vriest buiten 5 graden, en er staat een stormachtige wind, dan kan de temperatuur voor het gevoel wel als -30*C aanvoelen.

Goed ik verlaag in een ruimte de temperatuur van lucht tot zegmaar -180*C, 3 graden boven het kookpunt van zuurstof, dus de gassen stikstof en zuurstof zijn gewoon nog gas. Goed stel nu dat ik die extreem koude lucht ook d.m.v. een ventilator een snelheid geef van 200km/u. Dan zal de temperatuur nog veel kouder aanvoelen dan die -180*C. Zou het kunnen dat als ik de wind verder opvoer, bij die extreem koude lucht van -180*C, dat de gevoelstemperatuur zelfs nog lager kan worden (Letwel voor het gevoel dan!) dan het absolute nulpunt van -273*C?

Dus kan de gevoelstemperatuur wel lager zijn dan het absolute nulpunt (theoretisch dan)?

Gevoelstemperatuur geldt bij omstandigheden die je echt kan voelen.

Bij extreem lage teperaturen vriezen ledenmaten direct af, waardoor je wellicht helemaal niets meer voelt.

Gevoelstemperatuur wil denk ik alleen maar iets zeggen tussen de ongeveer -50 en +50 graden Celsius. Meer of minder lijkt me ziet meer zo gezond.

jaja schreef:Gevoelstemperatuur geldt bij omstandigheden die je echt kan voelen.

Bij extreem lage teperaturen vriezen ledenmaten direct af, waardoor je wellicht helemaal niets meer voelt.

Gevoelstemperatuur wil denk ik alleen maar iets zeggen tussen de ongeveer -50 en +50 graden Celsius. Meer of minder lijkt me ziet meer zo gezond.

Dat weet ik, maar dat was de vraag niet. De vraag was of het THEORETISCH mogelijk is (via een berekening, dus niet wat je wel of niet kunt voelen) dat de gevoelstemperatuur lager kan worden dan het absolute nulpunt. (zie vraag). Ik weet dat er een formule bestaat om zoiets te berekenen. Dus is het mogelijk dat de gevoelstemperatuur lager kan zijn dan -273*C, onder extreme omstandigheden?

gevoelstemperatuur heeft temaken met je zenuwen en wanneer werken die nog? bij -50 of -60? hoeveel kouder kun je het dan nog hebben? Ik denk dat een gebrek aan referentie er voor zorgt dat je onder -100 en dat is laag je geen onderscheid meer kan maken. denk ik

bats schreef:

jaja schreef:Gevoelstemperatuur geldt bij omstandigheden die je echt kan voelen.

Bij extreem lage teperaturen vriezen ledenmaten direct af, waardoor je wellicht helemaal niets meer voelt.

Gevoelstemperatuur wil denk ik alleen maar iets zeggen tussen de ongeveer -50 en +50 graden Celsius. Meer of minder lijkt me ziet meer zo gezond.

Dat weet ik, maar dat was de vraag niet. De vraag was of het THEORETISCH mogelijk is (via een berekening, dus niet wat je wel of niet kunt voelen) dat de gevoelstemperatuur lager kan worden dan het absolute nulpunt. (zie vraag). Ik weet dat er een formule bestaat om zoiets te berekenen. Dus is het mogelijk dat de gevoelstemperatuur lager kan zijn dan -273*C, onder extreme omstandigheden?

Het antwoord op je vraag is Ja.

"Gevoelstemperatuur" heeft niet alleen betrekking op "gevoel" van mens of dier maar heeft eigenlijk te maken met het warmtetransport proces. De Engelse benaming is meer verklarend: Windchil factor.

De bepalende vergelijking voor convectie warmtetransport (thermische energieoverdracht via bewegende vloeistof of gas) is:

Q=hA(Th-Tl)

Q= Warmteoverdracht. . .vermogen

h= Convectiecoefficient. . . vaak alleen te bepalen via testen

A= Actief oppervlak. . . waarover de wind waait

Th= Hoge temperatuur

Tl=Lage temperatuur

De factor welke door de wind bepaald wordt is h en als de wind snel waait wordt h groter. Als het windstil is is h klein maar nooit nul.

Waar het dus om gaat als je over gevoelstemperatuur spreekt is het warmteverlies van een warm lichaam aan de koude wind (of anders om. . . als de lucht temperatuur 40 C is voelt de wind zeer heet aan en als er geen wind is voelt het veel minder heet).

Stel nu dat je een warme automotor hebt en de lucht temperatuur is -50C en de auto staat stil. De warme motor creert een warme laag lucht om zich heen (net als een menselijk lichaam doet). Dit minimaliseert de warmte transport van de motor naar de koude lucht. Ga je nu met 100 km/uur rijden dan krijg je een -50 C koude luchtstroom door de radiateur en door de ruimte onder de motorkap waardoor de motor zeer drastisch warmte verliest en ondanks het feit dat de motor op 100 km/uur meer warmte produceert kan het gebeuren dat de motor niet op temperatuur komt. . .dit gebeurt doorgaans veel gemakkelijker met luchtgekoelde motoren dan met watergekoelde motoren maar het "chill effect" door de wind is het zelfde. De extra afkoeling vanwege de wind is terdege ook zo voor motoren netzo goed als voor mensen: de motor “voelt” als het ware een lagere windtemperatuur dan er werkelijk is, relatief naar het gevoel (warmteverlies) met een windstille situatie. De aanname in deze situatie is dat het coefficient h gelijk blijft en dat de Tl lager lijkt dan het is. Je krijgt dan een grotere warmtetransport:

Q(groter)=hA(Th-Tlager) en de Tlager is dan de gevoelstemperatuur.

Nu de essentie van je vraag: Kan een gevoelstemperatuur lager dan 0 K zijn?

Technisch gezien Ja.

Stel dat Th=10 K en Tl=1K en er is geen “wind”. Voor die toestand geldt een h(9) . . .de 9 is het temperatuurverschil tussen het warme lichaam en de koude vloeistof (waterstof of helium. . . voor zover het niet gekristalliseerd is). Als nu de koude vloeistof gaat stromen wordt de warmteoverdracht veel groter omdat het coëfficiënt h in werkelijkheid groter wordt. Met de aanname dat dit niet zo is moet Tl dalen om de grotere warmtetransport te verklaren. Laten we aannemen dat er een 2 keer zo'n grote warmteoverdracht is en we delen de twee vergelijkingen met elkaar:

Q(groter)/Q=(h(9)A)/( h(9)A)*(10-Tlager)/(10-1)

2=(10-Tlager)/9

Oplossen voor Tlager geeft : Tlager =- 8 K

Dus voor het warmtetransportproces is het net alsof de temperatuur van de koude vloeistof (welke werkelijk 1 K is) eigenlijk –8 K geworden is: de gevoelstemperatuur is -8 K!

Q=hA(Th-Tl)

In welk temperatuursbereik geldt deze vergelijking?

Weerstandstoename bij een temeratuursstijging is ook alleen maar lineair in een klein temperatuursbereik om maar wat te noemen.

Ik kan me niet voorstellen dat gevoeltemperatuur onder extreme omstandigheden nog steeds lineair is.

Sterker nog, als het gaat om een gevoelswaarde voor de mens kun je dit niet extrapoleren naar niet-toetsbare omstandigheden. Dit is dan vergelijkbaar met "Hoe ziek voel je je als je 80 graden koorts hebt?"

Q=hA(Th-Tl)

In welk temperatuursbereik geldt deze vergelijking?

Weerstandstoename bij een temeratuursstijging is ook alleen maar lineair in een klein temperatuursbereik om maar wat te noemen.

Ik kan me niet voorstellen dat gevoeltemperatuur onder extreme omstandigheden nog steeds lineair is.

Sterker nog, als het gaat om een gevoelswaarde voor de mens kun je dit niet extrapoleren naar niet-toetsbare omstandigheden. Dit is dan vergelijkbaar met "Hoe ziek voel je je als je 80 graden koorts hebt?"

De vergelijking geldt voor elke twee temperaturen Th en Tl. Voor elke situatie geldt in principe een andere h-waarde. . . . en is afhankelijk van veel factoren. Het is zeker niet liniair!

In het idee van gevoelstemperatuur gaat het er om dat er in eerste instantie er een referentiegeval is zonder wind. Voor de referentie geldt:

Q(ref)=h(ref)A(Th-Tl)

Als de wind nu gaat waaien onstaat een groter warmteverlies en dat vertaalt zich naar het gevoel dat de wind veel kouder is dan het werkelijk is omdat h veel groter geworden is. Het gevoel van "koud zijn" of temperatuurgevoel bij mensen is waarschijnlijk niet liniair met de werkelijke warmtetransport zodat je kunt argumenteren dat het wind chill effect voor motoren niet evenredig is met hoe mensen het voelen, maar de essentie is dat het gevoel van een lagere temperatuur onstaat vanwege een veel hogere warmtetransport coefficient.

Dat het voor mensen alleen van toepassing zou zijn is in een temperatuurgebied waarin ze uberhaupt nog iets voelen is niet terecht: het gaat in grote mate om het snellewarmteverlies van het lichaam vanwege de wind. . .als je in een winterstorm je hoofd stoot en bewusteloos raakt voel je niets meer maar verliest je lichaam nog steeds warmte en zal je sterven van de kou als niet op tijd het warmteverlies verhinderd wordt.

Uiteraard heb je wel gelijk dat voor mensen en dieren het in ontoelaatbare condities misschien niet zinvol lijkt om over gevoelstemperatuur te spreken maar dat is even een andere zaak. In de technische applicaties waarin we met zeer hoge of zeer lage temperaturen te maken hebben spreken we wel over het gebruik van voelers als we ergens een temperatuur moeten meten: er is dan ook sprake van "gevoeligheid" van de voelers

Vortex schreef:De vergelijking geldt voor elke twee temperaturen Th en Tl. Voor elke situatie geldt in principe een andere h-waarde. . . . en is afhankelijk van veel factoren. Het is zeker niet liniair!

In het idee van gevoelstemperatuur gaat het er om dat er in eerste instantie er een referentiegeval is zonder wind. Voor de referentie geldt:

Q(ref)=h(ref)A(Th-Tl)

Ok, goed uitgelegd, op die manier kan het hypothetisch wel, maar of 't veel nut heeft?............

jaja schreef:

Vortex schreef:De vergelijking geldt voor elke twee temperaturen Th en Tl. Voor elke situatie geldt in principe een andere h-waarde. . . . en is afhankelijk van veel factoren. Het is zeker niet liniair!

In het idee van gevoelstemperatuur gaat het er om dat er in eerste instantie er een referentiegeval is zonder wind. Voor de referentie geldt:

Q(ref)=h(ref)A(Th-Tl)

Ok, goed uitgelegd, op die manier kan het hypothetisch wel, maar of 't veel nut heeft?............

Of het wel of geen nut heeft, doet er niet toe. Ik vond het gewoon interessant om te weten of dat mogelijk is, daar de "gewone" temperatuur de laagst mogelijke -273*C is. Dus feitelijk is deze vraag meer een strikvraag.

Als je er vanuitgaat dat het absolute nulpunt haalbaar is is de gevoelstemperatuur zo wel lager, en 1000 K lager nog altijd, maar zit je er dan al niet mee dat de entropie nul is (twijfel of 't voor eenderwelke stof is...) Als je je daar niets van aantrekt: de wind is niet meer in gasfase en de gebruikte formule zal wel een correctieterm krijgen (in A zeker, 's dan het niet-lineaire) om rekening te houden met viscositeit en dan langs 'n omweg weer met de entropie, maar dat is van 'tzelfde genre als dat wij zouden uiteenvallen...

Als je er vanuitgaat dat het absolute nulpunt haalbaar is is de gevoelstemperatuur zo wel lager, en 1000 K lager nog altijd, maar zit je er dan al niet mee dat de entropie nul is (twijfel of 't voor eenderwelke stof is...) Als je je daar niets van aantrekt: de wind is niet meer in gasfase en de gebruikte formule zal wel een correctieterm krijgen (in A zeker, 's dan het niet-lineaire) om rekening te houden met viscositeit en dan langs 'n omweg weer met de entropie, maar dat is van 'tzelfde genre als dat wij zouden uiteenvallen...

Ik neem even aan dat je refereert naar de formule

Q(ref)=h(ref)A(Thoog-Tlaag)

Het idee "gevoelstemperatuur" is niet vertaalbaar naar de werkelijke omstandigheden omdat de werkelijke omstandigheden gedefinieerd worden door Thoog en Tlaag. De lagere temperatuur welke "gevoeld" wordt (door een mens, dier of een machine) bestaat niet en je kunt er geen fundamentele consequenties aan verbinden. Als de wind een gas zou zijn van zeg 3 K en de wiskundige relatie zou een "gevoeldtemperatuur" berekenen van -10 K (of wat dan ook)heeft dit totaal geen betekenis voor het gas dat op 3 K waait! Wat door de wind veranderd is alleen de convectie overdrachtscoefficient h en daardoor de zal het warmtetransport toenemen, geheel in overeenstemming met de relatie

Q=hA(Thoog-Tlaag)

Thermodynamische tegenstrijdigeheden welke voor invoering van -10 K (in de relaties voor de thermodynamica) zouden onstaan zijn eenvoudigweg niet aan de orde in de beschouwing van "gevoelstemperatuur".

http://meteonet.nl/educatief/windchillcalculator.htm

Typ bij de windsnelheid maar eens 100 (km/u) in, en bij temperatuur -200 (°Celcius), klik op bereken en bekijk dan maar eens het resultaat...

Kluizenaar schreef:http://meteonet.nl/educatief/windchillcalculator.htm

Typ bij de windsnelheid maar eens 100 (km/u) in, en bij temperatuur -200 (°Celcius), klik op bereken en bekijk dan maar eens het resultaat...

Je kunt ook -10000 C invoeren en een resultaat zien.

Wat wil je hiermee zeggen

Kluizenaar schreef:http://meteonet.nl/educatief/windchillcalculator.htm

Typ bij de windsnelheid maar eens 100 (km/u) in, en bij temperatuur -200 (°Celcius), klik op bereken en bekijk dan maar eens het resultaat...

En dit staat er onder de calculator.

De Windchill berekenen heeft alleen zin bij temperaturen tussen +2 en -42 graden Celsius (of tussen ca. +35 en -45 Fahrenheit) bij windsnelheden tussen 2 en 20 m/s. De waarden zijn afgerond. In tienden graden nauwkeurig heeft weinig nut.

Wat door de wind veranderd is alleen de convectie overdrachtscoefficient h en daardoor de zal het warmtetransport toenemen...

Thermodynamische tegenstrijdigeheden welke voor invoering van -10 K (in de relaties voor de thermodynamica) zouden onstaan zijn eenvoudigweg niet aan de orde in de beschouwing van "gevoelstemperatuur".

Warmtetransport heeft niks te maken met thermodynamica!?

Ik had 't niet over de tegenstrijdigheid op zich (da's ook waar maar een beetje te theoretisch naar m'n goesting), ik had het vooral over het gebrek aan beweging op moleculair niveau en de kinetica die verbonden is aan warmte-overdracht(van zenuwen naar lucht of thermokoppel naar weet ik veel).

Wat door de wind veranderd (efkes geen rekening houden met de haartjes en het luchtkussen om ons zodat het overeenkomt met één stof) is dat er minder tijd is voor overdracht, en dat het verschil in temperatuur van de 2 stoffen groter wordt doordat de opnemende stof niet plaatselijk richting verzadiging gaat.

http://sciencetalk.nl/forum/invision/in...?showtopic=2707

ps: en bij de formule bedoelde 'k h...