بیگ بنگ: اين جمله احساسي يكي از دوستان هيچگاه از خاطرم نمي رود كه مي گفت : نمي دانم چرا هر چيز سردي خيس است، يك بار نيز در رستوران محل كار يكي از همكاران كه پارچ آب سرد را برداشت و دستش خيس شد، گفت : به نظرم اين پارچ نشتي دارد. بهترين توضيح علمي در يك كلمه براي توضيح اين پديده ها چيست؟ شبنم!

1(1)
اصول ترموديناميكي تشكيل ابر و مه و باران با شبنم يكي است. برخي ابر و مه را با بخار آب اشتباه مي گيرند. بخار آب ديده نمي شود، بازدم آدمي حاوي مقداري بخار آب بوده و نامريي است. تنها در هواي سرد اين بخار تبديل به مه شده و ديده مي شود، البته خيلي سريع دوباره تبخير شده و نامريي مي شود. در مناطق شرجي حتي در هواي نه چندان سرد نيز بازدم آدمي توليد مه مي كند! اما چرا؟ ابر يا مه قطرات بسيار ريز آب است كه در هوا معلق مي ماند. باران از به هم چسبيدن اين ذرات ريز و تشكيل قطره بزرگتر حاصل مي شود كه به خاطر وزن زياد سقوط مي كند.اگر هوا به اندازه كافي سرد باشد، به جاي باران، برف مي بارد. مثلا زمانيكه در جنوب تهران باران مي بارد، جريان بادي كه به كوه هاي شمال برخورد مي كند، ابرها را بالاتر مي برد و چون در ارتفاع بالاتر هوا سردتر است، به جاي باران، برف مي بارد. در يك هواي توفاني و متلاطم بهاري يا پاييزي كه جريان هوا ، قطرات آب را به سمت بالا مي برد، سردي هوا باعث يخ زدن آن و تشكيل تگرگ مي شود. هر چه اين جريان رو به بالا، قويتر باشد، ذرات تگرگ نيز درشت تر مي شود تا جايي كه وزن غلبه كرده و سقوط مي كنند. در برخي مناطق، تگرگ به اندازه توپ تنيس نيز گزارش شده است. شما تصور كنيد چه جريان هواي قدرتمندي نياز است تا تگرگي به اين اندازه بر روي زمين سقوط كند!

هرگاه شما با عينك در يك زمستان سرد به منزل خود وارد شويد، قطرات ريز شبنم را كه باعث كدورت شيشه هاي عينك مي شود، خواهيد ديد. اين كدورت تا زمان هم دما شدن عينك با محيط خانه پايدار است، چون گرم شدن شيشه عينك مجددا باعث تبخير آن قطرات مي شود. اجسام سرد باعث ميعان بخشي از رطوبت هواي مجاور و تشكيل شبنم مي شوند. اين دليل خيسي و نمناكي آنهاست. شبنم يا ژاله معمولا هنگام صبح بر روي گياهان و اجسام سرد ديگر تشكيل مي شود. مقدار اين رطوبت براي گياهان قابل مقايسه با باران نيست، اما در مناطق خشك، كمك بزرگي براي تامين آب از سوي گياهان است. معمولا در شبهاي آرام و بدون باد با هواي نسبتا صاف مي توان انتظار شبنم بيشتري داشت. در واقع شبنم يا ژاله نشان دهنده يك شب و صبحي شاعرانه است. آرام بودن هوا و صاف بودن شب به اختلاف دما و سردتر شدن اجسام و گياهان براي تشكيل شبنم كمك مي كند. چگونه؟

در هر محيط طبيعي، هوا مقداري رطوبت به صورت بخار آب دارد كه آب و هواي منطقه و دماي آن، طبق اصول ترموديناميك، تعيين كننده ميزان رطوبت هواست. در واقع ميزان بخار هوا در يك حالت تعادل به سر مي برد. در حالت معمول، گرم شدن هوا رطوبت آن را بالا مي برد و برعكس، سردي هوا سبب كاهش رطوبت مي شود. به همين دليل در زمستان رطوبت هوا پايين مي آيد و افراد داراي پوستهاي خشك و حساس را به دردسر مي اندازد. از طرفي رطوبت زياد هوا در مناطق شمالي و جنوب كشور ما اگر چه براي لطافت پوست مناسب است، اما تحمل گرماي هوا را دشوار مي سازد. شايد باور اين موضوع سخت باشد كه پوست آدمي در هواي خشك، به شرطي كه دما آهسته بالا رود، قادر است حتي دماي بالاتر از 100 درجه را نيز تحمل كند. دليل آن تعريق و تبخير آب از سطح پوست است كه از بالا رفتن دماي بدن جلوگيري مي كند. اگر كف پا به ميزان كافي عرق كند، يا با استفاده از ژلهاي مخصوص مي توان با تمرين كافي بر روي زغال هاي آتشين راه رفت، چون گرماي زغال صرف تبخير آب روي پوست مي شود. (اميدوارم كسي آن را تست نكند، چرا كه آشنايي با تئوري شنا براي پريدن در يك استخر عميق كافي نيست)

121

معمولا در زمستانها تشكيل شبنم در خودرو نيز دردسر ساز مي شود، چون شيشه ها را از درون مات مي كند. باز كردن پنجره ها و جريان هوا راه حل خوبي است، اما مي تواند باعث سرد شدن فضاي داخل خودرو شود. راه حل اصلي استفاده از بخاري براي گرم كردن شيشه و تبخير شبنم چسبيده به آن است. اگر سرعت عمل نياز باشد از كولر نيز مي توان استفاده كرد. (كولر خودرو چگونه مشكل شبنم را حل مي كند؟ يك ظرف آب به خاطر تبخير، هميشه كمي خنك تر از محيط است. مولكولهاي سطحي آب گرماي تبخير خود را از مولكولهاي مجاور گرفته و باعث خنكي ظرف آب مي شوند. هر چه سطح تبخير بيشتر باشد يا در اطراف،جريان هوا وجود داشته باشد، تبخير بيشتري صورت گرفته و خنكي آن بيشتر مي شود. البته اگر ظرف كاملا بسته باشد يا رطوبت هوا اشباع باشد، اين اتفاق رخ نمي دهد. كوزه هاي سفالي حتي به صورت دربسته، آب را از محيط خنك تر مي كنند، چون بدنه كوزه تراواست و آب به بيرون نشت كرده و تبخير مي شود. اگر بيرون از منزل هيچ راهي براي خنك كردن نوشيدني خود پيدا نكرديد، حداقل آن را درون يك حوله خيس پيچيده و در مقابل باد بگذاريد. بدن آدمي با همين مكانيسم خود را خنك نگه مي دارد. هميشه مقداري رطوبت از روي سطح پوست در حالت تبخير است. در هواي گرم، بدن عرق كرده و تبخير بيشتري براي خنكي بدن صورت مي گيرد. در هواي شرجي مقدار اين تبخير حتي در هواي گرم پايين مي آيد و در نتيجه تحمل گرمادشوار مي شود!

يك كولر آبي نيز با مكانيسم تبخير آب، خانه را خنك مي كند. با چرخش موتور، جريان هوا از درون پوشالهاي خيس عبور كرده و پس از تبخير آب، خنك شده و به درون خانه هدايت مي شود. در گذشته از يك شخص كويري شنيدم كه سالها قبل به همين روش با يك كولر طبيعي تمامي روستاي خود را خنك مي كردند. ايشان دور روستاي خود را با خار و خاشاك محاصره كرده و آنها را خيس مي كردند. با وزش باد كل روستا خنك مي شده است! باد گيرهاي معروف ايراني به ويژه در يزد و حومه نيز هواي خنك را به درون خانه ها هدايت مي كرده است. جريان هوا بدون پوشال خيس نيزهمچون بادبزن يا پنكه، آدمي را خنك مي كند. هوا عايق گرماست و بدون جريان هوا، هميشه لايه نازكي از هواي گرم اشباع شده از بخار بدن، اطراف پوست را احاطه مي كند. اگر چه اين حالت براي محيط سرد مناسب بوده و همچون جامه اي گرم عمل مي كند، اما در تابستان ديوانه كننده است!

جريان هوا اين عايق را كنار مي زند و خنكي را به همراه دارد. البته اگر دماي هوا از دماي بدن بالاتر باشد، همچون نفس سوزان كوير، موضوع برعكس خواهد شد، مگر اينكه بدن خيس باشد و رطوبت هوا پايين. به همين دليل ، بسته به شرايط محيط، دمايي كه موجود زنده احساس مي كند با دما سنج تفاوت دارد و اين موضوع در برخي سايتهاي هواشناسي ذكر مي شود تا شما تنها به دما اتكا نكنيد.كوهنورداني كه در باد و بوران گير مي افتند، گاهي دماي صفر درجه را 10 تا 20 درجه زير صفر احساس مي كنند.در صورت گرفتاري شبانه در چنين مكاني، كندن يك تونل در زير برف و خوابيدن در آن احتمال سرما زدگي را بسيار كاهش مي دهد.

نویسنده : احمد مصدر- عضو پیوسته بیگ بنگ

فيزيك براي سرگرمي ، پرلمان ياكوف ، ترجمه احسان قوام زاده

Rain , Hail , Dew , Evaporative cooler , Vapor compression refrigeration

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

14 دیدگاه

  1. سلام‌.
    مایک نوع محفظه لامپ طراحی و تولید کردیم که وقتی داخل وان آب میمونه هیچ گونه آبی واردش نمیشه.منتها توی هوای بارونی و شرایط طبیعی گاهی دچار بخارگرفتگی میشه..دلیلش چی میتونه باشه؟و این رو هم بگم که ما در شمال کشور زندکی میکنیم

  2. سلام با توجه به این نکته که تبخیر در هر دمایی صورت میگیره آیا میشه گفت که در یخبندان تبخیر خیلی کم و ناچیزی صورت می گیره به طوری که میشه ازش چشم پوشی کرد ؟؟؟خیلی جوابش ضروریه

  3. سلام یه سوال داشتم وقتی شبنم پنجره رو پوشونده باشه باید اون رو از داخل پاک کرد یا از بیرونه خونه خواهش میکنم جواب بدید

  4. یه سوال داشتم…میخواستم بپرسم آیا شبنم در بیرون از پنجره تشکیل میشه یا نه؟؟؟

    1. ممکنه
      مثلا در هوای گرم شرجی که داخل اتاق بوسیله کولر خنک شده و در نتیجه آن دمای سطح بیرونی شیشه های پنجره پایین تر از دمای نقطه شبنم باشد (با فرض اینکه کولر به قدری قوی باشد که دما را تا اینحد پایین بیاورد یا اینکه هوای سرد مستقیما با شیشه برخورد کند) این اتفاق خواهد افتاد.
      نمونه دیگر تجمع شبنم یا برفک روی شیشه های خودرو در هوای صبح زمستان است

  5. آقا چه ربطی داره ؟ این به خاطر تبخیر سطحی هست . تبخیر سطحی هم بر میگرده به گرمای ویژه ی آب .

  6. با تشکر از مطالب خوبی که نوشتید. استفاده کردم.
    سوالی از شما دارم… مگر دمای جوش آب 100 درجه نیست؟ پس چطور تبخیر میشود؟ آیا دمای بدن ما یا کولر آبی و … به 100 درجه میرسد؟

    1. در واقع دمای بدن و آب روی صورت به اندازه 100 درجه نمیباشد، بلکه به اندازه ی گرمای دمای بدن میباشد که باد کولر آن را به وضعیت توازن می رساند.

    2. دوست عزیز تمام مایعات در هر دمایی تبخیر سطحی داره یعنی فرار مقدار خیلی کمی از مولکول ها از سطح مایع. یک سری مایعات مثل الکل تبخیر سطحی بیشتری دارند و زودتر تبخیر میشن و یک سری برعکس. ولی دمای جوش زمانیه که مایع به نهایت سرعت تبخیر خودش میرسه

  7. خیلی وقت است که من این سوال را داشتم.شایدشماجواب سوال من رادرمتن داده باشیدولی من متوجه نشدم(به بزرگی خودتون ببخشید)
    مابعد یک ورزش که دمای بدن افزایش یافته وعرق کرده ایم اگرصورتمان راباآب نسبتاسردبشوییم ومستقیقما جلوی بادکولربایستیم آب صورتمان زودترازحدمعمول به اصطلاح خشک مشود.دلیل این اتفاق چیست؟

    1. به این دلیل است که آب سرد دمای بدن شما را به تعادل می رساند، به عبارتی آب سرد با دمای گرم بدن شما در هم آمیخته می شود و باد کولر باعث ایجاد یک توازن می شود، همین عامل هم موجب سریعتر خشک شدن بدنتان می شود.