Hogyan Tart Melegen Egy Igloo?

Képzeld el, hogy járkálsz a havas táj a sarkvidéki tundra. Nyilvánvaló, hogy hidegnek érzi magát a jeges, hűvös szél miatt. Kétségbeesetten néz körül menedéket, de nincs más, mint kristályfehér hó körülötted. Végül találsz egy igloo-t, amely szintén hóból készült! Belépsz a szerkezetbe, és egy idő után meglepődsz, hogy melegnek érzed magad!

Az igloo, amely ugyanabból a fagyos hóból készül, amely hidegvé tesz minket, szintén nagyon jó az emberek melegen tartásában. De hogyan? Hogy lehet, hogy valami ilyen hideg meleg?

Nos, ennek köze van a hó csodálatos tulajdonságaihoz és az igloo szerkezetéhez. Miért érezzük magunkat hidegnek?
Mivel az egész igloo-forgatókönyv a hideg és a hő kölcsönhatása, kezdjük azzal, hogy megértjük, mit is jelent valójában a “meleg” és a “hideg”.

A hő az energia olyan formája, amely az egyik testről a másikra átvihető. A hőenergia a magasabb hőmérsékletű régiókból az alacsony hőmérsékletű régiókba mozog, amíg a két régió hőmérséklete egyenlővé nem válik, és termikus egyensúlyt eredményez.

Ez a hőmozgás háromféleképpen történhet: vezetés: itt a hőt a tárgyak közötti közvetlen fizikai érintkezés adja át. Ez nem jelenti az anyag szó szerinti mozgását, de a hőenergia átkerül a szomszédos molekulákra. Ha megérinti a forró serpenyőt, a kezed égni fog, mivel a hő a serpenyőből a kezedbe kerül vezetéssel.
Konvekció: ez a folyadékok (folyadékok, gázok) hőátadásának fő formája. Itt a hőt a molekulák sűrűsége alapján mozgatják. Meleg levegő emelkedik, hideg levegő süllyed a konvekció miatt.
Sugárzás: a sugárzás a hő átadása elektromágneses sugárzás formájában. Nem feltétlenül igényel közeget, így a hő sugárzással is átvihető vákuumon keresztül. Érezzük a napfény melegét, mert a nap sugárzással továbbítja a hőt az űrben. Röviden, a “meleg” és a “hideg” kifejezés valójában magát a hőt írja le. Azok a testek, amelyek elveszítik a hőt, hidegebbek lesznek, míg azok, amelyek hőt kapnak, melegebbek lesznek. Tehát, ha hidegnek érzi magát, egyszerűen elveszíti a hőt.

E három mechanizmus kölcsönhatása melegen tartja az igloo-t. Lássuk, hogyan!

A tudomány mögött egy Igloo
Egy hideg reggelen, egy viszonylag kis darab takaró lehet, hogy úgy érezzük, meleg, hangulatos. A takaró nem termel semmilyen hőt a saját, és ez nem valami, amit feltétlenül határozza meg, mint a “forró”, így hogyan tart melegen? Egyszerűen azzal, hogy csapdába ejti a testhőt a menekülésből! A takaró önmagában nem meleg; csak annyit tesz, hogy megakadályozza a testünk hőveszteségét.

Az igloo hasonló elven működik. Az igloo hatalmas takaróként működik, és korlátozza az ember testhőjét a falain belül. Az iglók hagyományosan Alaszka, Kanada és Grönland sarkvidéki régióinak őshonos populációihoz kapcsolódnak, amelyeket általában Inuitáknak neveznek. Ezek ideiglenes menedékhelyek, amelyeket az Inuits téli otthonként vagy vadász expedíciókként használ.

A meleg igloo kulcsa a megfelelő nyersanyag kiválasztásában rejlik; az Északi—sarkvidéken csak két nyersanyag áll rendelkezésre bőségesen-hó és jég.

Sűrített Hó
Az igloo sűrített hóból készül. A kompakt edzett hó nagyszerű hőszigetelő, mivel a hó nem más, mint félig fagyasztott víz, nagyjából 95% – os csapdába esett levegővel. Az apró jégkristályok között csapdába eső légmolekulák légzsebeket hoznak létre, amelyek kiváló szigetelőkként működnek, amelyek megakadályozzák a konvekció miatti hőveszteséget. Így a hó a tökéletes anyag, amellyel meleg lakóhelyet építhet a fagyos sarkvidéki környezet közepette. A hótól eltérően a jég alapvetően fagyott víz, nem tartalmaz sok légzsákot, ami rossz szigetelővé teszi. Így a hó előnyös a jég felett az igloos építéséhez.
A használt hó típusa ugyanolyan fontos. A frissen lehullott hó törékeny és porszerű, ezért nem használható erős szerkezet felépítésére. Így az iglók úgy készülnek, hogy kivágják az edzett, tömörített hótömböket a földről. Egy tapasztalt Inuit majdnem egy óra alatt építhet igloo-t a semmiből. Csak egy fűrész, hó, és rengeteg készség és technika kell hozzá. Hogyan tart melegen egy Igloo?
Az emberi test az általunk fogyasztott élelmiszerből származó energiát hőenergiává alakítja. Ez a hőenergia elvész a testünktől a külső környezetbe vezetés, konvekció, többnyire sugárzás révén. A szökött hő konvekciós úton mozog az igloo körül, és felmelegíti a benne lévő levegő egy részét.

Mivel a hideg levegő sűrűbb, mint a meleg levegő, a hideg levegő az igloo alján helyezkedik el, míg a meleg levegő felfelé mozog a szerkezet teteje felé. Vendéglátás erre, az igloo padló teraszokra van osztva. A felső meleg réteg az, ahol az emberek alszanak, a középső réteg szakács és tüzek, az alsó süllyesztett padló pedig hideg mosogatóként működik.

A szigetelő hófalak megakadályozzák a testhő elvesztését, valamint megvédik az embereket a kívülről fújó hideg széltől.

Így az igloo a testünkből elvesztett testhőt használja a tér hőmérsékletének szabályozása érdekében.

Befolyásolja-e az Igloo szerkezete a melegét?
Az igloo szerkezete szintén fontos szerepet játszik a belső hő korlátozásában.

A kis ajtó és az igloo központi kupolájához vezető apró alagút saját jelentőséggel bír. A kis elsüllyedt jobb oldali alagút hideg mosogatóként működik, ugyanakkor megakadályozza, hogy a hóviharok és a hideg szelek közvetlenül az igloo fő rekeszébe fújjanak.

Amint azt korábban említettük, az igloo teraszokra vagy kamrákra oszlik. A fő kamra felső platformja az alváshoz, alsó platformja pedig más házimunkákhoz. A kamra belsejét tovább borítja tömítésbőr a szigetelés javítása érdekében. A fő kamra mellett van egy elülső kamra, amely hideg mosogatóként működik, valamint tárolóhely az élelmiszer megőrzéséhez. Gondoltál már arra, hogy miért vannak az igloos kupolák? Miért nincs kubikus igloos? Nos, az igloo alakja határozza meg stabilitását. Az igloo kupola katenoid alakú. Ez a forma biztosítja a szerkezeti stabilitást, és biztosítja, hogy az igloo ne csat, vagy összeomlik nyomás alatt.

Mivel a hó nem olyan, ami a legnagyobb stabilitást biztosítja, a katenoid alakú kupola egyenletesen osztja el a nyomást, és növeli az igloo teljes erejét. Valójában egy megfelelően épített igloo ellenáll a rajta álló személy súlyának! Így az építési technikák megfelelő végrehajtása elengedhetetlen ahhoz, hogy az igloo meleg és kényelmes legyen.

Mennyire meleg az Igloo?
Ha jobbra épül, az igloo a testhő felhasználásával körülbelül 40oC különbséget hozhat létre a belső és a külső környezet között.

Rich Holihan és kollégái által végzett tanulmányban azt találták, hogy egy igloo belsejében, az emberek testének közelében, a hőmérséklet 36oc (310k) körül volt. Az embereket körülvevő levegőben a hőmérséklet majdnem 16oc-ra (290k) csökkent, az igloo falainak közelében pedig a hőmérséklet 1oC (275K) körül volt. Továbbá, ha több ember van az igloo-ban, akkor még melegebb lesz.

Annak ellenére, hogy a 16oc vagy a 1oC nem “hangulatos” hőmérséklet, figyelembe véve, hogy az északi-sarkvidéki területek hőmérséklete elérheti a megdöbbentő-40oC-50oC-ot, az igloo nagyszerű munkát végez a hőmérséklet szabályozásában. Így a nulla alatti hőmérsékleten élő emberek számára az igloo egy toasty lakóhelyet tesz lehetővé.

Még a sarkvidéki régiókban élő állatok is használják a hó szigetelő tulajdonságait azáltal, hogy lyukakat fúrnak, hogy melegen maradjanak. Következtetés
Egészen elképesztő, hogy az Inuitáknak sikerült egy meleg, stabil építési módszert elérni próba-hiba nélkül, anélkül, hogy tudatában lennének a mögöttes matematikának vagy fizikának. Az igloo tehát zseniális építési típus-tökéletes példa a népi építészetre.

Most, hogy tudod, a tudomány mögött egy igloo, ha valaha is találja magát rekedt egy jeges táj sehol menni, ásni néhány hó blokkok, magadnak egy kupola, és tartsa magát melegen!

Vélemény, hozzászólás?