Värmemotstånd är vad vi i dagligt tal brukar kalla en konstruktions (t ex en hus- eller sovsäcksväggs)
isoleringsförmåga. Det beror (omvänt proportionellt) på de ingående materialskiktens värmekonduktivitet* (värmeledningsförmåga, en materialkonstant), och (rakt proportionellt) på resp. materials skikttjocklek (varefter utfallet för alla skikt summeras, och lite värmeövergångsmotstånd i konstruktionens bägge ytor läggs till).
Ju färre och lättare molekyler som studsar runt inom en given volym, desto lägre värmekonduktivitet. Därav vakuum mellan termosväggarna och ädelgaser mellan glasen i isolerrutorna, men i husväggar, sovsäckar och kläder får vi nöja oss med luft
. Stillastående luft har ändå så särklassigt låg värmekonduktivitet, att i praktiken alla våra ansträngningar att "värmeisolera" går ut på att hålla den stilla i tjocka skikt med diverse fiffiga "armeringar" (mineralull, päls, fleece, dun...). Dun är så bra på detta just för att det håller kvar mycket luft med minimalt eget materialbidrag inom en given volym.
Tillför man värmeenergi på konstruktionens ena sida, ökar
temperaturgradienten - dvs temperaturskillnaden mellan dess "varma" och "kalla" sida - med konstruktionens ökande värmemotstånd. I fallet sovsäck kan man åstadkomma detta med högre "loft", högre dunkvalitet och i viss mån kanalernas konstruktion.
En sovsäcksvägg kan i praktiken ses som en homogen enskiktskonstruktion, och diagrammet med temperatur på y-axeln och väggens tjocklek på x-axeln (temperaturgradienten genom sovsäckväggen) ser därför ut som en rak fallande linje. Består sovsäcken t ex av ett dun- och ett syntetlager med olika värmemotstånd, lutar resp. linjesegment olika brant (
exempel).
Det finns naturligtvis även en temperaturgradient genom ev. klädskikt och innerluft mellan huden och sovsäckens insida, men den är mycket lägre (linjen faller långsammare), och för luftens del på gränsen till försumbar: kläders värmemotstånd är normalt (utom för dunskikt) betydligt lägre än sovsäckens, och den återstående inneluften cirkulerar, med konvektionsförluster som följd. Att kläder ändå bidrar beror på att de bromsar konvektionen närmast huden och får en större andel av innerluften att hålla sig någotsånär stilla.
Blir kläderna för "effektiva", inträffar det som några beskrivit: temperaturgradienten genom dem ökar, den återstående inneluften blir kallare, och daggpunkten (punkten på diagrammet där temperaturen hunnit sjunka lägre än till inneluftens ångmättnad) flyttas inåt.
* uttryckt t ex som värmeförlust i Watt per kvadratmeter av materialets yta, om det är 1 m tjockt och det råder grads temperaturskillnad mellan skiktets bägge sidor.
Ja - ett materials förmåga att lagra termisk energi; man brukar också tala om termisk tröghet. En sten från eldstaden kommer att värma ditt tält betydligt längre än en vattenflaska eller (än mer) lufkudde med samma volym, som du uppvärmt till samma temperatur
. Man kan definiera värmekapaciviteten per vikt*- eller volymsenhet* (se not nedan), men det är ju det senare som är meningsfullt, när vi talar om luftskikt. Det var därför jag var noga med att skriva
volymetrisk värmekapacitivitet - fasta ämnen brukar ha samma värmekapacitet per mol, och högkomprimerade/flytande luftgaser skulle få helt andra värden
.
*
uttryckt t ex i antalet joule per antingen kg eller kubikmeter av materialet, som krävs för en grads temperaturförändring.
Sammanfattning för praktiskt bruk:
den luft du jobbat hårt för att värma upp blir lättare och vill stiga uppåt, för att trolöst ge bort den energi du matat den med till allt den möter, som är kallare än den själv
. Den kallare tyngre luften sjunker ner i stället och vill bli matad den också
1: ja
2: nja, osäker på vad du menar?
3: både strålning och konvektion kan vara verksam här
4 (som borde varit med): avdunstning, värt att tänka på i sammanhanget
Javisst. Se ovan om risken för "inflyttad" daggpunkt. Luft han innehålla mindre vattenånga, ju kallare den är; är den mättad med vad den kan innehålla vid en viss temperatur, kondenserar överskottet till vattendroppar, om luftens temperatur sjunker.
Att gamla träfönster kunde sitta långt ut i fasadliv, utan ens någon ångspärr mot den varma ångrika inneluften, beror inte på att de var gjorda av bättre virke, utan på att gamla oisolerade murväggar läckte så pass mycket värme till sin utsida (låg temperaturgradient
), att daggpunkten aldrig hamnade i karmfogen.
Man bör av samma anledning läcka "lagom" med värme till sin sovsäck för att slippa kondens - för dun lika med dramatisk förlust av värmemotstånd - inne i säcken. Alternativt kan man se till att stänga in all kroppsfukt i en ångtät säck, och det är kanske enda möjliga valet under vissa omständigheter - men inget särskilt trivsamt IMHO. Ett annat knep jag sett är två sovsäckar i varandra - den ena i mindre fuktkänslig syntet, dit man försöker styra daggpunkten.