Какая она – русская баня? Часть 2 « Строим русскую баню по уму

Какая она – русская баня? Часть 2

23 Сен

В настоящей статье будет рассмотрен вопрос влияния температурно-влажностных параметров на формирование чувственного восприятия человеком режимов климатической обстановки в бане.

Начало темы находится ЗДЕСЬ.

Надеюсь, Вы согласитесь со мной, что на комфортность принятия банных процедур оказывают влияние следующие пять факторов:

температура воздуха;
влажность воздуха;
скорость движения воздуха;
температура воды;
тепловое излучение, исходящее от печи и ограждающих конструкций парной (потолка, стен, пола).

Человек является устойчивой саморегулирующейся термостабилизирующейся системой. Температура тела человека в подмышечной области составляет 36,6ºС. При этом температура внутренних органов, как правило, немного выше (например, температура печени 38 ºС), а кожных покровов – ниже (температура пальцев рук составляет 28 ºС, температура ступней ног — 24 ºС, температура прикрытых одеждой различных участков тела колеблется в пределах 30-34ºC).

Повышение температуры внутренних органов тела до 40ºC может вызвать тепловой удар, а понижение температуры тела ниже 36ºC приводит к замерзанию, отморожению и шоку.

Казалось бы, что при температуре окружающего воздуха 36-37ºC человеку не должно быть ни холодно, ни жарко. Но это не так.

Ощущения холода или тепла будут восприниматься раздетым человеком различно в зависимости от того в каком состоянии находится у него кожа – в сухом или влажном.

Предположим, что человек заходит в баню в спокойном состоянии, раздевается и проходит в прогретую до 40ºС парную. Влажность воздуха в парной равна нормальной влажности уличного воздуха.

Забегая вперед, отметим, что если сначала до прогрева бани воздух внутри нее имел относительную влажность равную нормальной влажности наружного воздуха 60%, то после нагрева бани до 40ºС и без поступления в нее дополнительного наружного воздуха в процессе нагрева, относительная влажность воздуха в бане понизится до 20%. При этом абсолютная влажность воздуха, характеризующая абсолютное количество влаги в воздухе (измеряемое в г/м³), в бане не изменится.

Более подробно о том, почему так происходит и характеристиках влажного воздуха, мы будем говорить далее в рамках поднятой темы. Сейчас же мы просто отметим данный факт.

Предположим также, что все ограждающие поверхности парной (пол, потолок, стены), а также поверхность печи прогреты до этой температуры. Конвективные потоки воздуха и лучистого теплопереноса в парной отсутствуют. Другими словами, в парной созданы изотермические условия.

В этих условиях человек почувствует обволакивающее его тепло. Постепенно, он начнет прогреваться до окружающей его температуры воздушной среды, т.е. до 40ºC. А еще через некоторое время у человека начнется потоотделение. Включится внутренний механизм термостабилизации температуры тела.

А теперь допустим, что после захода в парную, прогревшись, человек протрет свою кожу водой, нагретой до 40ºС.

И что же он почувствует?

А почувствует он почти мгновенное охлаждение. Теплая до этого баня начнет восприниматься им не как баня, а как весьма прохладное помещение.

Встает вопрос, что же произошло? Почему началось наблюдаться такое резкое изменение в ощущениях тепла?

Посмотрим на находящийся в парной спиртовой термометр. Его показания как были на отметке 40ºC, так и остались. Напомним, относительная влажность в парной равна 20%.

А теперь проведем следующий эксперимент. Обмотаем кончик термометра, содержащий колбочку с крашеным спиртом, марлей и намочим марлю водой с температурой 40ºC.

И что же мы увидим? Показания термометра снизятся почти до 16ºC.

В данной ситуации термометр сымитировал ситуацию, произошедшую с человеком после того, как тот протер себя водой, нагретой до 40ºC.

Почему же так произошло?

А произошло следующее. Намоченная марля охладила термометр за счет начавшегося процесса испарения влаги с поверхности колбы с крашеным спиртом. А, как известно, процесс испарения требует определенных затрат тепла. И затраты эти немаленькие.

При температуре кипения воды 100ºС они равны Q=0,63кВт_*час/кг = 0,539 Ккал/кг = 2260 кДж/кг и получили название скрытой теплоты испарения.

Небольшое отступление.

Заметим, что если водяные пары охладить до температуры испарения, то начнется обратный процесс перехода воды из газообразного в жидкое состояние. При этом будет выделено именно столько тепла, сколько было затрачено для перевода воды из жидкого в газообразное состояние при этой температуре. Это выделяемое тепло получило название скрытой теплоты конденсации. Другими словами, скрытая теплота конденсации равна скрытой теплоте испарения.

Надо отметить, что скрытая теплота испарения/конденсации воды различна при разных температурах. При Т=0ºС Q = 2500 кДж/кг = 0,597 Ккал/кг и постепенно понижается с увеличением температуры воды.

Для температур, характерных при принятии банных процедур в паровой русской бане, скрытая теплота испарения/конденсации воды располагается в диапазоне от Q = 2380 кДж/кг = 0,568 Ккал/кг (при Т=50ºС) до Q = 2320 кДж/кг = 0,557 Ккал/кг (при Т=70ºС).

А теперь вернемся к нашему примеру с человеком, смочившим свою кожу водой в 40ºС.

Посмотрим, что произойдет, если мы испарим на каменке ковшик горячей воды? Мы тут же ощутим прилив к телу тепла, а показания «влажного» термометра поползут вверх. Человек при этом опять начнет нагреваться. Поддавая на каменку еще и еще порции воды и переводя эту воду в пар мы достигнем наконец-то того момента, когда наш «влажный» термометр покажет опять температуру 40ºC. Человек при этом будет себя чувствовать так же, как и человек с сухой кожей при температуре 40ºC до момента обтирания водой.

Какой же вывод можно сделать из сказанного?

А вывод будет следующим. Мы ничего не можем сказать, как будет восприниматься человеком баня, нагретая до той или иной температуры, если не будем располагать показаниями «сухого» и «влажного» термометров или же не будем знать какова в бане влажность воздуха.

При этом ощущениям человека с сухой кожей можно поставить в соответствие показания «сухого» термометра, а показания «влажного» термометра ближе всего будут передавать ощущения человека со смоченной кожей.

Мы отметили факт, что при определенном состоянии метеообстановки парной (определенном соотношении температуры и влажности) ощущения человека с мокрой кожей становятся аналогичными ощущениям, когда кожа у человека сухая.

При этом понимаем восприятия тепла именно кожей, а не органами обоняния (носом).

Таким образом, показания «влажного» термометра наиболее адекватно передают ощущения человека с мокрой кожей и определяются количеством влаги, находящейся в воздухе.

Показания же «сухого» термометра характеризуют ощущения человека с сухой кожей.

Для того чтобы более глубоко разобраться с данным явлением, нам не обойтись без понимания основ молекулярной теории процессов испарения и конденсации водяных паров в атмосфере, понятий влагоемкости, абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы.

Выяснением этих вопросов мы займемся в следующих частях, посвященных банной тематике.

А сейчас, прежде чем подвести итоги данного поста, отметим следующее.

Чтобы правильно оценивать метеообстановку в бане человек должен находиться в не разгоряченном состоянии. Только в этом случае он сможет правильно сопоставить свои ощущения, как при сухой, так и при намоченной коже. У разгоряченного человека, как правило, начинает выделяться на коже пот. Пот, ввиду наличия в нем растворенных солей, имеет боле высокую теплоту испарения, чем вода. Поэтому вспотевший человек по-другому будет воспринимать климатическую обстановку в бане в отличие от человека, кожа которого просто смочена водой.

И еще. Если же в рассмотренном нами примере в процессе измерений появятся дополнительно конвективные потоки воздуха (например, взмахи банным веником) или лучистого теплового нагрева (открыли дверцу каменки), показания «влажного» термометра будут выше 30ºC. Но насколько они будут выше, будет зависеть от ряда факторов (скорости и направления движения воздуха относительно термометра, уровня мощности лучистого теплового потока и продолжительности его воздействия на метеообстановку в парной).

Эти вопросы также будут рассмотрены нами в дальнейшем. А сейчас подведем итоги.

Итак:

ощущения человеком климатической обстановки в бане определяются ее температурно-влажностными показателями;
для того чтобы правильно оценить метеообстановку парной и чтобы правильно соотнести свои ощущения восприятия этой метеообстановки как с сухой, так и с влажной кожей, человек должен быть в не разгоряченном состоянии (быть не вспотевшим);
ощущения человека с сухой и с влажной кожей очень близко соотносятся с показаниями, соответственно, «сухого» и «влажного» термометров;
поскольку русская баня предполагает мытье в горячей паровоздушной среде с конденсацией паров воды на коже человека, поэтому наличие «влажного» термометра в парной становится необходимой реальностью;
температура, показываемая «влажным» термометром, будет характеризовать ощущения человека с влажной кожей для температуры воздушной среды парной.

В следующей части нашей темы мы разберемся с зависимостью тактильных ощущений человека от количественных параметров влажностных характеристик атмосферы бани.

Продолжение темы ЗДЕСЬ.