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热力学:晚上盖着被子睡觉,为什么被窝里始终恒温,而不是更热?

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先一言以蔽之,供大家自行找共同点:北方人吃饺子或包子为什么一吃就是几屉、几笼,而南方人一般都是1笼就搞定,寒冷地区的北方人通常比南方人吃得更多,你仔细想想,是否如此?



人体很聪明的,有很多方法做到热平衡。温度低了,人体会加快新陈代谢,增加产热,寒冷地区的人,往往更能吃。

换到被窝的角度来看的话,当环境湿度在40%—70%的时候,人体感觉最舒适的温度在18℃—25℃。而盖被子时,被子越厚保温效果越好。另外,人体也在不停地发热,发出的热量一部分穿透被子散发到空气中,另一部分会造成被窝内温度上升。



如果留在被窝内的热量足够多,就会导致被窝温度超出人体适宜温度上限,人就会感觉到热。从这些分析可以看出,在严严实实裹好被子的情况下,如果睡得足够久,被子的厚度是决定被窝温度的关键。

我们假设人晚上都是裸睡的,并且把人体抽象成一个半径 25CM,恒温的无限长圆柱。

假设人体是一个绝对黑体,那么根据斯特蕃—玻尔兹曼定律可以得到人体单位面积的发热功率:

再假设被子是一层热导率与棉花的热导率相同、质量定压热容:

与棉花热容相同的厚度为

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