Pystyykö vesi jäätymään, jos tuulen kylmyysindeksi on 10 astetta ja lämpötila 35 astetta?
Helmikuu 2002
Kuka tahansa talven kokenut tietää, että hänen viihtyvyytensä riippuu lämpötilan lisäksi useista muista tekijöistä: auringonpaisteesta, kosteudesta ja tuulesta. Kylmyyden (ja sen mahdollisten vaarojen) aiheuttaman epämukavuuden kokonaistasoa mitataan tuulen kylmyysindeksillä. Vaikka tuulen kylmyysindeksi ottaa huomioon lämpötilan ja tuulen nopeuden, tuulen kylmyysindeksi mittaa itse asiassa sitä, kuinka nopeasti (kuinka nopeasti) lämpö häviää.
Lämpö virtaa luonnollisesti kuumasta kylmään. Yksi tapa, jolla ihminen menettää lämpöä, on johtuminen ympäröivään ilmaan. Kehoamme koskettavat ilmamolekyylit imevät lämpöä lämpimästä ihostamme. Tämän lämpövirran nopeus riippuu ihon ja ilman välisestä lämpötilaerosta.
Tyhjässä ilmassa kehosi lämmittää ihosi vieressä olevaa ilmakerrosta, jolloin kehosi ja tuon ilmakerroksen välinen lämpötilaero pienenee. Siksi lämpöhäviö laskee. Jos kuitenkin ihosi vieressä oleva ilma liikkuu, viileä ilma korvaa jatkuvasti sitä ilmakerrosta, jota kehosi oli juuri lämmittänyt. Näin ollen kehosi ja viereisen ilmakerroksen välinen lämpötilaero on suurempi kuin jos ilma ei liikkuisi, mikä johtaa suurempaan lämmönhukkaan.
Tuulen kylmyysindeksi liittyy nopeuteen, jolla keskiverto, alaston ihmiskeho varjossa menettäisi lämpöä tyynenä päivänä. Lämpötilan laskiessa tai tuulen nopeuden kasvaessa ilma tuntuu kylmemmältä, koska lämpötilaero ihon ja ilman välillä maksimoituu. Mitä suurempi lämpötilaero ihomme ja ilman välillä on, sitä suurempi on lämpöhäviömme ja kylmyyden tuntemuksemme. Esimerkiksi 40°F:n lämpötilassa ja 10 mailin tuntinopeudella puhaltavan tuulen vallitessa alaston keho menettää lämpöä samalla nopeudella kuin jos lämpötila olisi 28°F eikä tuulta esiintyisi. Vaatetus estää ilmaa liikkumasta kehosi vieressä. Ilma, joka ei pääse liikkumaan, toimii eristeenä ja vähentää lämmönhukkaa, jolloin kehomme pysyy lämpimänä.
Sen vuoksi, että lämpö virtaa luonnostaan vain lämpimästä kohteesta viileään, ei ole mahdollista, että kappale laskisi ympäröivän ilman lämpötilaa alemmaksi tuulesta riippumatta. Tuuli lyhentää esineen jäähtymiseen kuluvaa aikaa, mutta se ei voi jäähdyttää esinettä ilman lämpötilan alapuolelle. Tavallinen vesi auton jäähdyttimessä ei jäädy niin kauan kuin ilman lämpötila pysyy yli 32°F, vaikka tuulen kylmyysaste laskisi 10°F:iin. Tarkastellaan kahta samanlaista lasillista 80-asteista vettä. Laita toinen jääkaappiin, jossa on 35°F, ja aseta toinen lasi ulos, jossa lämpötila on 35°F ja tuulee 25 mph. (Ulkona tuulen kylmyyskerroin olisi 8°F.) Ulkona oleva lasi jäähtyy nopeammin, mutta se ei jäähdy alle 35°F:n.
Tuulen kylmyyskertoimitaulukon käyttämiseksi todellinen lämpötilasi on vasemmanpuoleisessa sarakkeessa (sininen), ja tuulen nopeus on annettu ylärivillä (punainen). Tuulen kylmyyslämpötila on todellisen lämpötilan ja tuulen nopeuden leikkauspiste. Jos esimerkiksi todellinen lämpötilasi on 20 Fahrenheit-astetta ja tuulen nopeus on 25 mailia tunnissa, tuulen kylmyyslämpötila on -14 Fahrenheit-astetta (ks. alla oleva taulukko). Tällaisessa tapauksessa pysy sisällä ja pidä itsesi lämpimänä!
