Почему тонкая куртка может быть теплее толстой — отвечает учёный из ИЯФ

Учёный сообщил изданию «Наука в Сибири», что с точки зрения физики, ощущение холода — не такая простая вещь, как кажется. Более того, это явление связано с температурой лишь косвенно. Последнюю мы не чувствуем — у нас есть терморецепторы, и они понимают, получаем мы тепло или отдаем. Поэтому ключевое в этом вопросе — не сколько градусов на улице, а как быстро тело теряет тепло.

Именно этим объясняется, почему можно спокойно зайти в сауну при + 100...+120, но невозможно даже на несколько секунд опустить руку в кипяток: нас не интересует температура, нас интересует количество тепла, которое мы получаем. Вода гораздо плотнее воздуха и передает тепло значительно интенсивнее. С куртками работает та же логика. Они не греют, а лишь сохраняют тепло, которое производит сам человек.

Фактически, если брать нас, людей, мы примерно как стоваттная лампочка. Всё это тепло постепенно уходит наружу, и задача одежды — замедлить этот процесс.

Главные механизмы потерь — не излучение, а теплопроводность и конвекция. Решающую роль играет именно движение воздуха: теплый воздух от кожи уходит вверх, заменяется холодным, который нагревается от нашего тепла, и этот процесс надо замедлить.

Тёплая одежда устроена так, чтобы запереть воздух и не дать ему свободно циркулировать. Лучше всего это делают материалы с большим количеством микропор, чтобы конвекция происходила именно в них. В таких структурах воздух разделен на маленькие объемы и не может свободно перемещаться и перемешиваться.

Отсюда и принцип: чем материал легче и воздушнее, тем лучше он держит тепло. Именно поэтому тонкая современная куртка может оказаться теплее толстой: всё зависит не от толщины, а от структуры утеплителя и способности подавлять конвекцию.

«Суперматериалы действительно существуют. Например, в физике применяют аэрогели — материалы с порами на молекулярном уровне. Но в повседневной одежде их почти не используют, ведь не каждое технологическое решение экономически целесообразно», — убежден Дмитрий Касатов.

Он добавляет, что современные синтетические утеплители, по сути, повторяют природные решения. Например, волокна делают полыми, как шерсть у животных: у белого медведя шерстинка — это полая внутри трубочка. Такие материалы легче, прочнее и более гигиеничны, но принцип остаётся тем же. Поэтому говорить, что новые технологии кардинально лучше пуха или шерсти, не совсем корректно: природа сама за миллионы лет очень далеко продвинулась. На практике разница между качественным пухом и современным утеплителем часто невелика.

Существуют и куртки с подогревом, которые действительно греют за счет электричества. Но у них есть серьезный недостаток: они будут хорошо работать до тех пор, пока у вас есть электричество. Если заряд закончится, такая одежда может оказаться даже менее теплой, чем обычная.