Waarom voelt lucht van 30°C warm aan?

Henrik, 15 jaar
27 juni 2020

Vochtige lucht van 30°C of droge lucht van 20°C voelen warm aan, maar hoe komt dit? Die lucht (en waterdamp) is nog steeds kouder dan je eigen lichaam.

Antwoord

Beste Henrik,

Ik ga je vraag trachten te beantwoorden vanuit mijn achtergrond als ingenieur. Om dit te doen ga ik het menselijk lichaam beschouwen als een machine. Als mens halen we namelijk energie uit een verbrandingsproces waarbij stoffen uit ons voedsel samen met ingeademde zuurstof reageren om waterdamp en koolstofdioxide te produceren, die we dan terug uitademen. Dit is natuurlijk een enorm vereenvoudigd model van de mens, maar het staat ons toe om te redeneren over een antwoord op je vraag.

Een deel van de energie die we uit onze voedsel halen wordt gebruikt om ons lichaam aan te drijven zodat we bijvoorbeeld kunnen bewegen, meer eten kunnen verteren en kunnen denken met onze hersenen. Alle overige energie wordt omgezet in warmte. Warmte is een vorm van energie die wordt opgeslagen in een stof door de temperatuur van dat stof te verhogen.

Voor een optimale verloop van verschillende lichaamsprocessen is het nodig dat ons lichaam geen te grote temperatuurschommelingen ondergaat. Daarom is ons lichaam over het algemeen zeer goed in het regelen van zijn inwendige temperatuur. Om een vaste lichaamstemperatuur te behouden, moet er even snel energie aan warmte verwijderd worden uit het lichaam door middel van koeling, als er warmte aan het lichaam wordt toegevoegd.

Er zijn twee processen die voor warmteafvoer zorgen in het lichaam:

  • Enerzijds is er passieve koeling. Indien het lichaam warmer is dan de omgeving, dan zeggen de wetten van de fysica ons dat er warmte overgedragen zal worden van het lichaam naar de lucht die in contact is met onze huid. Warmte verplaatst zich namelijk van nature van voorwerpen met een hoge temperatuur naar koudere voorwerpen. De snelheid waarmee warmte wordt afgevoerd is recht evenredig met het verschil in temperatuur tussen ons lichaam en de omgevingstemperatuur.
  • Anderzijds is er actieve koeling. Waar de passieve koeling tekortschiet, zal het lichaam compenseren door te zweten. De zweet zorgt voor warmteafvoer omdat het verdampt en wordt opgenomen door de omgevende lucht. Het omzetten van water in waterdamp vraagt behoorlijk wat energie, met als gevolg dat er warmte uit het lichaam wordt onttrokken.

We ervaren een omgeving als warm aan als ons lichaam (te) veel moet werken om zich snel voldoende af te koelen. Gezien onze passieve koeling recht evenredig werkt met het verschil in temperatuur tussen ons lichaam en de omgeving wil dit zeggen dat we, zonder te zweten, twee keer zo veel warmte afvoeren bij 23 graden (14 graden koeler dan lichaamstemperatuur) als bij 30 graden (7 graden koeler dan lichaamstemperatuur). Hoe dichter de temperatuur van de omgeving bij onze lichaamstemperatuur komt, hoe meer warmte er moet worden afgevoerd door te zweten.

De hoeveelheid warmte die kan worden verwijderd door te zweten is voornamelijk beperkt door de hoeveelheid vocht die kan worden opgenomen door de omgevingslucht. Bij een gegeven temperatuur is er namelijk een maximale hoeveelheid waterdamp dat kan opgenomen worden in lucht, wat een vochtigheidsgraad van 100% wordt genoemd. Bij zeer vochtige lucht, is de lucht dus reeds verzadigd en kan het zeer weinig zweet opnemen.

Hoe hoger de omgevingstemperatuur, hoe meer warmte onze actieve koeling moet afvoeren. Hoe vochtiger de omgeving, hoe minder efficiënt deze werkt. Juist welke temperatuur en vochtigheidsgraad als warm aanvoelt is voor iedereen anders, maar het is dus niet nodig om een omgeving te hebben van 37 graden en 100% vochtigheid om het warm te hebben. Het is voldoende dat we dichter bij deze omgeving komen dan onze lichaam gewend is zodat onze actieve koeling meer moet werken dan we gewoon zijn.

Reacties op dit antwoord

  • 18/09/2020 - Henrik (vraagsteller)

    Hartelijk bedankt!

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2020
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen