为什么当泡脚时本来觉得水已经不烫了,动一动脚却觉得水又变烫了?
你觉得冷或者热的主要原因是你与外界在单位时间内的换热量,而不仅仅是外界的温度。这也就是说你在冬天时为什么穿一件衣服会很冷,穿多了却很暖和,可是外界的温度都一样的啊。又或者说夏天你呆在25度的房间内,你穿短袖都很热;可是冬天你呆在25度的房间内,你穿了毛衣还是很冷。
靠近皮肤的水与皮肤发生热传递,温度下降。因为水本身的热传导速度很慢,在温差不大的情况下因为密度差导致对流传热也会很不明显,因此在脚静止不动的情况下,会形成一个皮肤周围的水温低于其他地方的水温的近似稳态。脚重新活动之后,液体发生对流,水温重新回到相对均匀的状态,高于之前皮肤周围的温度。所以又会觉得很烫。
换到你问的这个问题,你的脚在不动的时候,你的脚和水之间的换热是自然对流换热,换热系数低,水传给你的热量少,所以你觉得水不烫;当你的脚动了以后,你的和脚和水之间的换热是强制对流换热,换热系数相比之前很大,水传给你的热量多,所以你就觉得很烫。所以,在保温或者降温的时候,要不仅仅考虑到温度,要考虑到热流密度。
许多人的认识里有一个误区。人皮肤感受到的冷热不是取决于温差,而是单位时间内热量交换的多少。例如,人在触碰温度高于体表且相同的金属块和木块时感受到的冷热是不同的,会觉得金属块温度略高。那是因为单位时间内金属块传递给你的热量较大。这种传热现象属于热传导,与系数热导率k相关。同样,在泡脚时,感受也取决于单位时间内热量交换的多少。这种传热现象属于对流传热,与对流传热系数h正相关。对流传热有两种:自然对流与受迫对流。一般而言,受迫对流的h值大于自然对流。你的脚移动时,传热处于受迫对流状态,h值较大,自然单位时间内传递的热量更大。