Jak se ohřívají stánkaři

Každý člověk má rád teplo. Rozhodně v prosinci a v lednu. Co na teplo říká fyzika?

Představte si, že jste prodavačem stánku o vánočních trzích. Ve skutečnosti to znamená, že celý den stojíte venku, kde pěkně mrzne. Stojíte za pultem již čtyři hodiny, podupáváte a usmíváte se na kolemjdoucí. V tom vám přítel podá horký čaj. Cítíte, jak se jeho teplo rozlévá, jak ruce rozmrzají, a když se ho napijete, jak zahřívá i zevnitř. Z pohledu fyziky došlo k tomu, že rozkmitané částice čaje přenesly tyto kmity na částice vašich rukou. Vyšší energie částic čaje byla předána částicím našich rukou s nižší energií. Vaše ruce přijaly energii a vytratila se z nich jejich ztuhlost. Dostavil se příjemný pocit tepla. Tomuto způsobu předávání energie, z laického pohledu předávaní tepla říkáme - KONDUKCE.

Kdyby bylo čelo stánku uzavřeno sklem, bylo by možné foukat do stánku teplý vzduch poněkud větším fénem. Elektřina rozžhaví spirálu, která ohřeje vzduch. Z pohledu fyziky to znamená, že vzduch převzal energii z rozžhavené spirály. Částice vzduchu se rozkmitali. Teplejší vzduch se rozpíná a stoupá vzhůru. Na jeho místo se tlačí chladnější vzduch. Vzniká proudění, které umožní, aby částice s vyšší energií dolétly k prodavači. Když se takto rozkmitané částice vzduchu dotknou těla prodavače, předají mu energii. To se projeví tím, že i částice v těle prodavače se pohybují rychleji. Tělo přílivem energie pookřeje, krev lépe proudí a předává buňkám cukr, který pak mohou spalováním měnit na potřebnou energii. Tomuto způsobu přenosu energie, z laického pohledu předávání tepla, říkáme -  KONVEKCE. Problém s konvenčním předáváním energie je v tom, že větší část ohřátého vzduchu ulítne mimo stánek. S ním i energie a peníze. Podobně se chová i radiátor a přímotop.

Nejlepšího výsledku bychom dosáhli, kdyby fotony přenášeli energii přímo z nějakého zdroje na lidské tělo. Určitě každý viděl ještěrku, jak vystavuje své tělo slunečním paprskům. Stamiliony let přijímali živočichové tyto životodárné fotony ze slunce. Foton je částicí a vlnou současně. Každý foton si nese část získané energie, a když narazí na částice lidského těla, předá mu svou energii a zanikne. Zkřehlé a ztuhlé tělo získá novou energii. Částice lidského těla se přijatou energii rozkmitají a člověku je hned příjemněji. Jelikož nejde o ohřátý vzduch, není na závadu, když vzduch uniká neutěsněnými stěnami stánku. Tento vzduch není ohřátý a tak s ním neutíká ani energie. Její podstatná část je předána letícími fotony nesoucími energii. Když foton narazí do těla prodavače, odevzdá atomům jeho těla svoji energii a zanikne. Tomuto způsobu předávání energie říkáme – SÁLÁNÍ, fyzici pak – ZÁŘENÍ. 

Podíl jednotlivých forem předávání energie u radiátoru a topné fólie

Radiátor

Sálání tepla - záření

Proudění tepla - konvekce

Vedení tepla - kondukce

Topná folie

Sálání tepla - záření

Proudění tepla - konvekce

Vedení tepla - kondukce

 
Ilustrační obrázek
The Docklands Christmas Market 2010 by  William Murphy   (Flickr,  CC-BY-SA 2.0 )