Что теплее снег или лед

Почему человеку тепло в снежном доме, и холодно в ледяном

Из чего только люди не строят дома: дерево, камень, песок, глиняные кирпичи, связанные бамбуковые стебли, пустые пластиковые и стеклянные бутылки и т. п. Выбор материала определяется несколькими факторами: во-первых, его доступностью (каменные жилища возводят в горах, где много булыжников, деревянные — вблизи леса, песчаные — в пустынях), во-вторых, его эксплуатационными свойствами (строение в итоге должно прочным и обязано защищать от жары или холода).

Однако возможность использования некоторых стройматериалов вызывает сомнения — как можно, например, сделать настоящий дом из снега или льда? Он ведь простоит только до весны, да к тому же в нем будет холодно. Но подобные жилища существуют на самом деле.

Кто и где строит снежные и ледяные дома

В тундре и северных регионах, где большую часть года царят морозы и почти нет деревьев или камня, единственным доступным стройматериалом является снег. Его здесь очень много, чем и пользуются местные жители — эскимосы.

Они научились строить из него свои национальные жилища округлой формы, которые называются иглу. Строение в рост человека возводится из спрессованных снежных кирпичей, которые особым образом укладываются друг на друга, плотно прилегая и не оставляя щелей.

Внутри таких домов, как ни странно, тепло и уютно. Благодаря морозам снаружи, снежные блоки не тают. В жилище можно разжигать очаг, который устанавливается ровно посередине, благодаря чему жар до стен не доходит. Стены иглу хорошо пропускают дневной свет, поэтому у такого дома нет окон, а заходить в него нужно через отверстие в полу. В таком жилище эскимосам не страшны холода, вьюги и бураны.

А вот ледяные дома специально никто не строит. Потому что ледяные глыбы и добывать, и обрабатывать труднее. Но все-таки жилища из них можно увидеть. Ледяные строения возводят чаще всего с рекламными целями — чтобы привлечь внимание людей.

В мире существует несколько уникальных отелей изо льда, находящихся в Швеции, Финляндии, Канаде, Норвегии и Румынии. Они полностью выполнены из замершей воды, в некоторых — даже мебель и обстановка ледяные. В России подобное строение есть на Камчатке. Внутри таких гостиниц холодно, ведь отопление в них проводить нельзя, но от посетителей все равно отбоя нет — очень уж красиво и необычно выглядит ледяной дом изнутри.

Почему эскимосам тепло в снежных иглу, а туристам в ледяных отелях нет?

Коренные обитатели Крайнего Севера могут постоянно жить в своих теплых домиках из снежных блоков, а вот туристы в ледяных отелях мерзнут. А ведь и снег, и лед — это замороженная вода, и температура у этих материалов одинаково низкая. Но в иглу можно даже не разжигать очаг, а обойтись светильником с тюленьим жиром, чтобы согреться. В ледяной гостинице стены буквально источают холод, от которого спасает только очень теплая одежда и грелки в ней.

В снегу от морозов укрываются не только люди, но и животные, и птицы. Некоторые из них с приближением сильных холодов зарываются в сугробы и спят, укрытые теплым одеялом, чтобы потом благополучно проснуться весной.

Секрет «теплого снега» прост: между частичками замершей воды находится много молекул воздуха, а именно он лучше всего передает и удерживает тепло, является прекрасным теплоизолятором. А лед — более плотный, между ледяными частицами воздуха совсем мало. Поэтому внутри снежного жилища тепло, ведь воздух удерживает малейшие крупицы тепла — от дыхания и тела человека. А в ледяном отеле холодно, потому что генерируемое людьми тепло сразу рассеивается и нейтрализуется стенами изо льда.

Источник

Что холоднее: снег или лед?

Уточним вопрос: что более холодное при одинаковой температуре – снег или лёд?

Если вы считаете, что поставленный вопрос некорректен, то я должен вас разочаровать. Во-первых, температура – это физическая величина, характеризующая внутреннюю энергию тела. Во-вторых, показатели температуры носят объективный характер, они не зависят от настроения и желаний субъекта, выполняющего измерения.

Холод или тепло – это субъективные ощущения, которые зависят от состояния органов чувств, температуры нашего тела и даже от настроения. В одних условиях человек ощущает легкую прохладу, а при других такая же температура вызывает ощущение холода.

Исходя из этого, вопрос, поставленный в начале статьи, уже не кажется таким абсурдным. А раз так, то постараемся на него ответить.

Свойства льда

Лед, как и снег, это одно из агрегатных состояний воды. При замерзании молекулы воды образуют кристаллическую структуру, в результате чего лед приобретает свойства твердого тела:

· сохраняет форму и объем;

· имеет достаточно высокую теплопроводность.

Как ни странно, упорядочивание молекул приводит к тому, что плотность льда меньше чем у воды. Этим, кстати, объясняется то, что при замерзании воды ее объем увеличивается. Если оставить на морозе воду в закрытом сосуде, то при образовании льда, в результате увеличения объема произойдет разрушение сосуда. Плавучесть льда также свидетельствует об уменьшении его плотности по сравнению с водой.

По сути, снег – это тот же лед, но с другой структурой. Снежинки образуются из маленьких кристалликов льда, образующих причудливые узоры. Поскольку эти кристаллики отделены друг от друга, то снег нам кажется пушистым и белым. Белизну снега создают все те же кристаллы, многократно преломляющие лучи света.

Между отдельными снежинками образуется пространство, заполненное воздухом. Поэтому снег рыхлый. Благодаря такой структуре его плотность в разы меньше чем у льда, а значит у снега меньше теплопроводность.

Почему мы ощущаем тепло и холод

Когда мы прикасаемся к какому-то предмету, между кожей и этим предметом происходит теплообмен. Если температура нашей кожи выше, то тепло переходит к предмету. Мы ощущаем холод. И наоборот, тепло от более нагретого предмета передаётся нашему телу, что дает ощущение тепла.

Чем интенсивнее теплообмен, тем ярче мы ощущаем разницу температур. В свою очередь, интенсивность теплообмена зависит от теплопроводности предмета. В частности, металлы с их высокой теплопроводностью, на морозе кажутся очень холодными, по сравнению с деревом или пенопластом.

Почему лед холоднее снега

Если мы держим в одной руке лед, а в другой – снег, то лед будет интенсивнее забирать тепло вследствие его большей теплопроводности. Мы будем ощущать больший холод в ладони с льдом.

Низкую теплопроводность снега используют на практике. Например, в лютые морозы снегом можно дополнительно утеплить кусты роз или другие растения, чувствительные к холоду. Народы севера используют снег для строительства временного жилья иглу, в котором можно согреться в период сильных морозов.

Источник

Почему в снежном доме тепло, а в ледяном холодно?

Казалось бы, лёд и снег – просто замёрзшая на морозе вода, и разницы быть не должно. Но на практике разница колоссальна! Стены, сложенные из ледяных блоков (такие стены можно увидеть, например, в устраиваемых зимой ледяных городках), буквально «дышат холодом». Внутри ледяного дома и вправду можно быстро замёрзнуть!

А вот убежище из снега, наоборот, оказывается неожиданно тёплым! Спросите у мальчишек, которые выкапывают зимой в больших сугробах пещеры – внутри такой пещерки вполне даже уютно и тепло, и даже если на улице мороз 20 градусов, в снежной пещере можно сидеть и рассказывать разные истории часы напролёт.

Вот данные, приведённые знаменитым российским путешественником В.Г. Воловичем, доктором медицинских наук. Во время опытов в Арктике при температуре наружного воздуха –40 градусов и скорости ветра 5-7 метров в секунду внутри снежной пещеры температура была –5 градусов, а при обогреве таблетками сухого спирта – и вовсе 0 градусов!

Жители крайнего севера – эскимосы – придумали строить из снега хижины, которые называются «иглу». Датский путешественник и полярный исследователь Кнуд Расмуссен писал о том, что при наличии достаточного количества жировых ламп внутри эскимосской иглу так тепло, что «люди могли расхаживать полуголыми в полное своё удовольствие».

В чём же дело? Почему один и тот же материал – замёрзшая вода – обладает настолько разными свойствами? Почему в убежище из снега тепло, а в убежище из льда – холодно?

Секрет заключается в том, что внутри снега содержится очень много воздуха – до 90%. А воздух – это самый лучший в мире теплоизолирующий материал. Ледяная стена, соприкасаясь с воздухом хижины, постоянно охлаждает его – это самый настоящий природный холодильник; снежная стена, напротив, работает «одеялом», сохраняя внутри убежища даже самое крохотное тепло – например, тепло человеческого дыхания. Именно поэтому внутри снежной пещеры температура может быть на 20-30 градусов выше, чем снаружи!

В Швейцарии, в деревне Церматт, энтузиастами была даже построена «иглу-деревня» – приличных размеров туристический комплекс, целиком сделанный из снега. Вместо номеров в этом «отеле» гостям предлагают иглу разной вместимости, иногда даже украшенные ледяными скульптурами. А главная достопримечательность комплекса – гигантская снежная хижина-иглу, диаметром 12 метров и высотой 10 метров. Внутри этой «снежной избушки» спокойно поместились бар, ресторан и даже небольшой бассейн!

Источник

Теплоизоляционные свойства снега и почему спать в снегу холодно

Снег – это атмосферные осадки, состоящие из мелких кристаллов льда. Существует устойчивое мнение, что снег является хорошим теплоизолятором и поэтому может обладать едва ли не волшебными свойствами на маршруте. Особенно хороши такие теоретические изыскания дома в тепле.

Давайте рассмотрим более внимательно аспекты использования снега на маршруте.

Снег выпадает на поверхность земли в форме снежинок примерно 5 мм в диаметре и массой 0,004 гр. При этом снежинки на 95 процентов состоят из воздуха и как раз именно это обеспечивает показатель теплоизоляции в 0,1-0,15 вт\м*гр, при плотности 100-200 кг\м3. Показатель теплоизоляции сравним с хорошими строительными утеплителями. Судя по этому, можно просто выйти на улицу, упасть в сугроб и спокойно спать – будет тепло. Тем не менее, если бы всё было так, то бомжей на улицах нашей страны было бы больше, чем в любом другом государстве мира.

Выйдем на улицу и пройдёмся по снегу. Он хрустит. За счёт чего? За счёт того, что кристаллики льда ломаются и снег уплотняется. Как частный случай, при температуре от минус двух и теплее снег не скрипит, так как кристаллы льда не ломаются, а тают. Конечного результата это не меняет – снег становится более плотным и его показатели теплоизоляции падают. Кроме этого, снег не имеет свойства лежать на поверхности именно в том состоянии, в котором упал. Он постоянно меняется, с течением времени, изменения температуры, влияния ветров, из-за переноса и дрейфа по склонам. В горах снег постепенно может превратиться в фирн, а затем в лёд. Существует большое количество состояний снега, но наилучшими теплоизоляционными свойствами обладает только свежевыпавший. Увы, обладает он этими свойствами только до тех пор, пока его не сжать. В целом, в процессе изменения свойств снега его плотность может значительно увеличиться, а теплоизоляция ухудшиться почти на порядок.

Почему тогда рекомендуются снежные норы при аварийных зимних ночёвках? Можно ли переночевать в сугробе в одежде, просто закопавшись в снег? Почему северные народы строят хижины из снега? Если, казалось бы, всё так плохо с теплоизоляцией у снега?

По поводу ночлега в сугробе всё просто – зависит от одежды. В принципе, каждый из трёх вышеозначенных вопросов завязан на второй закон термодинамики, как и почти всё, связанное с теплом. Человек, полностью зарывшийся в снег, составляет со снегом систему, которая должна уравновеситься в отношении температуры. Так как температура человека выше, чем у снега, то тепло должно интенсивно уходить от него в толщу снега. Одежда как раз должна эти потери предотвращать. Хорошим моментом является уже само то, что температура снега выше, чем воздуха и выше, чем грунта. Это уменьшает потери тепла.

Плохим моментом мы получаем то, что снег может таять и, во-первых, превращаясь в лёд, значительно терять в теплоизоляции, а во-вторых, проникая в мокром виде в нашу одежду, может снижать её теплоизоляцию. Отсюда вывод – одежда должна быть такой толщины и обладать такими свойствами, чтобы тепло, выделяемое человеком, почти полностью сохранялось в пакете одежды, при этом температура поверхностного слоя этого пакета должна всегда быть равной температуре снега, в который мы улеглись. Вот два условия, при которых ночёвка в слое снега будет безопасной. Многие животные за счёт этого и переживают зиму – шкура позволяет и жир под ней. Естественно, для всего этого нужно быть здоровым и сытым, потому что потери тепла в принципе неизбежны, и оно должно генерироваться организмом. Также соответствующим пакетом одежды должно обеспечиваться всё тело полностью, включая все лапы. Другими словами, если в хорошем тельнике, бушлате на меху, толстых ватных штанах, валенках на тёплые носки, меховых рукавицах и шапке на меху залезть в снег, то можно там вполне удобно устроиться.

О строительстве снежных нор и особенностях ночёвок в них я уже писал. Зачастую для норы приходиться искать специальное место, например, надув, где её можно вырыть. Или же самому нагребать кучу снега и ждать некоторое время, пока она смёрзнется. В отличие от просто ночёвки в сугробе, задачей норы может ставиться как раз изоляция поверхности одежды от снега. То есть, одежда слишком неподходящая, для того, чтобы просто завалиться в снег. Кроме того, в горах при непогоде другого варианта может не быть. Да, теплоизоляция снега в таких случаях невысока, но она есть в принципе. В норе нет потерь от конвекции — если нора правильно сделана, конечно. Это особенно важно, когда снаружи ветер.

Если мы роем снежную нору и у нас недостаточно плотный пакет одежды, чтобы предотвратить потери тепла через тепловое излучение, то немаловажным в успехе дальнейшего бытия будет играть коврик или импровизированная подстилка. Если её не будет, то замерзание в таком случае станет неизбежным. Если она есть, то воздух между вашим телом и стенами норы, благодаря тепловому излучению от вашего тела, немного прогреется. Чем теплее и безветреннее будет снаружи, чем толще стены у вашей норы, тем выше будет температура внутри. Ненамного, конечно, но выше. Бывает, перепада температур достаточно для выживания. Что такое перепад температуры в десять градусов? Это много для аварийной ночёвки, но при минус сорока градусах снаружи это может уже не помочь. Плюс к этому, одежда может отсыреть и если к следующей ночи она не высохнет, выжить станет сложнее.

Отсюда вывод – при неизбежной ночёвке в толще снега, чем хуже одежда, тем более чаша выбора между убежищами должна склоняться в сторону норы, при прочих равных условиях, конечно.

Теперь о снежных хижинах эскимосов – иглу. Почему свои дома они строят из снега? Ответ очевиден и прост донельзя – а больше строить не из чего. Больше там ничего нет. Это, во-первых. Во-вторых, хижины отапливаются жировками – горелками на жире. Тут всё просто – можно построить самый технологичный и тёплый дом на свете, потом прийти в него среди суровой зимы и обнаружить, что там холодно. Логично – тёплый дом, спальный мешок, одежда и прочее, они должны удерживать уже существующее тепло, а сами по себе они греть не могут, так как для этого нужен источник энергии. Также и иглу эскимосов – они теплы, пока в них топят. Также, как туристическая палатка с печкой – на улице может быть минус тридцать, а внутри плюс тридцать. Разница только в том, что палатка теплоизоляции вообще никакой не имеет и стоит только прекратить топить печку, как температура в течение короткого промежутка времени сравняется с уличной. У иглу теплоизоляция какая-никакая, а присутствует. По сравнению с палаткой, она просто отличная. Грамотная конструкция, плюс в долговременных посёлках шкурами укрываются и стены жилища, существенно повышая степень удерживания тепла.

В походах с палаткой снег может являться защитой от ветра. Палатку вкапывают, юбку засыпают снегом, строят ветрозащитные стены из блоков. В долговременных лагерях выше уровня леса и при наличии толстого снежного покрова, кухни и отхожие места часто делаются в виде пещер, а переходы между палатками и пещерами выполняются траншеями.

Вывод: снег хороший теплоизолятор в том случае, если ничего другого нет, и при том условии, если с умом подходить к его использованию. Но его свойства не спасут человека, который уже замёрз, устал, голоден или просто его снаряжение и одежда не позволяют достичь цели выживания при помощи только лишь укрытий из снега.

Источник