Почему в бане веник обжигает кожу докажите законом термодинамики

Обновлено: 19.04.2024

Баня! Сколько теплых в прямом и переносном смысле воспоминаний вызывает это слово! В баню ходят не только для того, чтобы помыться. Это и отдых, и развлечение, и повод для общения. Но это повод и для физических размышлений.

"Дивное видел я в Славянской земле на пути своём. Видел бани деревянные, и разожгут их докрасна, и разденутся, и будут наги, и обольются квасом, и возбмут прутья молодые, и бьют себя сами, и того добьются, что вылезут еле живы, и обольются водой студёной, и так оживут. "

Так описывается баня в русских летописях Х I века. И по сей день любители бани с азартом "мучают" сами себя. Зачем? Говорят, что польза банных процедур связана с кратковременным воздействием на кожу высоких температур - горячего воздуха. Однако во влажном воздухе высокую температуру трудно выдерживать даже недолго. Так что в хорошей бане должно быть не только жарко, но и сухо. Не так-то просто построить хорошую баню, да и "приготовить" пар, то есть, говоря научным языком, создать оптимальный микроклимат, тоже надо уметь. Наши предки умели это делать ещё в Х I веке, а вот объяснить, почему в бане нужно поступать так, а не иначе, они бы, пожалуй, не смогли. Но мы знает достаточно, чтобы ответить на вопросы, которые задаёт любителям физики об ы чная парная. Начнём мы с того, что посмотрим как бы со стороны на банный

Итак, в баню! А чтобы лучше ориентироваться, будем пользоваться рисунком.

Вот мы уже в парной. Ну и жара. Что же, постоим немного внизу - здесь попрохладнее. Привыкли - можно и наверх. Горячо? Ничего, сейчас ещё не очень жарко, бывает и так, что на горячий деревянный пол босой ногой не встанешь, да и на скамье не посидишь. А если скамья сколочена железными гвоздями, то на неё не стоит садиться и в не очень жаркой бане: прикоснёшься голым телом к шляпке гвоздя - заработаешь ожог.

Вопрос 1. Почему в парной внизу холоднее, чем на полке'?

Вопрос 2. Почему при той же температуре, при которой ещё можно сесть на нагретое дерево, садиться на железо уже нельзя - обожжешься?

Вопрос 3. Почему, когда подбрасывают воду на горячие камни печи, в парной становится суше?

Вопрос 4. Почему нужно подбрасывать воду понемногу, а не вылить в каменку сразу шайку воды?

Вопрос 5. Почему нужно бросать именно кипяток, а не холодную воду?

. Но вот прошло больше часа. В парной побывало много народу, воздух уже не такой свежий, сырость, на полу листья от веников. Пора "чистить" парную. Это делается так. Все выходят минут на десять. За это время нужно подмести пол, окатить его водой из шланга; затем открыть настежь дверь в парную, снаружи около двери плеснуть на пол несколько шаек холодной воды; а потом начать поддавать пар. Свежий пар вытеснит старый, застоявшийся воздух парной. Теперь все готово, можно заходить и начинать все сначала.

Вопрос 6. Зачем нужна лужа холодной воды у входа в парную?

Вопрос 7. Почему свежий пар вытесняет старый воздух парной?

Итак, с правилами бани мы познакомились. Давайте отвечать на возникшие вопросы.

Первый вопрос очень прост, т ак что начнём со второго вопроса.

Что происходит, когда человек наступает или садиться на горячую скамью? Температура тела человека не больше 40 С, в то время как температура воздуха, а следовательно, и скамеек в хорошей парной от 80 до 120 С. При контакте начинается процесс передачи тепла от горячего тела (скамьи) к холодному (человеку). Как быстро идет процесс ? Это определяется, в частности, теплопроводностью горячего тела. Чем больше теплопроводность материала, тем быстрее передается тепло от его более нагретых участков к менее нагретым. У железа, как и у других металлов, теплопроводность значительно больше, чем у дерева, - примерно в 300 раз. Когда мы соприкасаемся с горячей деревянной скамьей, остывает та ее часть, которая находится вблизи зоны контакта, и нам передается тепло, "отнятое" у малого объема скамьи. Иное дело, если в зоне контакта окажется гвоздь: тепло будет быстро " подтягиваются " к точкам соприкосновения со всей длины гвоздя. Кроме того, объемная теплоемкость (то есть теплоемкость, рассчитанная на единицу объема ) у железа примерно в 40 раз больше, чем у дерева; так что при одинаковых условиях остывания мы от куска железа получим в десятки раз больше тепла, чем от куска дерева того же объема.

Теперь я думаю, вы сможете сами четко сформулировать ответ на вопрос 2. (Заметьте: мы ничего не говорили о теплопроводности и теплоемкости человеческого тела. Подумайте сами, какую роль играют эти характеристики в рассмотренном нами процессе. )

Чтобы ответить на следующие вопросы, давайте вспомним некоторые сведения из молекулярной физики, в частности - о водяном паре.

Вода, как известно, может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом- лед, жидком- собственно то, что мы и называем водой, и газообразном - пар. Что касается льда, то он прямого отношения к бане не имеет, а вот про воду и пар поговорим.

Вода может превращаться в пар- это испарение, а пар может превращаться в воду- это конденсация. При испарении воды поглощается тепло, а при конденсации той же массы пара выделяется такое же количество тепла. В атмосфере всегда имеется некоторое количество водяного пара. Например, в жилой комнате в 1 м воздуха обычно содержится около 10 г пара. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью.

Поставим в комнате блюдце с водой. Вода будет испаряться и со временем вся превратиться в пар. При этом абсолютная влажность в комнате повысится, но не намного- объем комнаты обычно несколько десятков кубических метров, и если в блюдце было 10 г воды, то влажность увеличилась не более чем на 1 г/м. А если такое же блюдце поместить в сосуд объемом 1 л (10 в минус 3степени. кубических метров. ) и закрыть его? Количество воды в блюдце будет уменьшатся до тех пор, пока пар в сосуде не станет насыщенным. А это произойдет тогда, когда число молекул , вылетающих из воды за единицу времени, и число молекул , переходящих за единицу времени из пару в воду, сравняются. И с этого времени абсолютная влажность воздуха в сосуде не будет изменяться. (Разумеется, мы имеем в виду, что температура сосуда все время остается постоянной. )

Таким образом, при каждой температуре существует максимальная абсолютная влажность воздуха, равная плотности насыщенного водяного пара при этой температуре. Чем выше температура, тем больше значение плотности насыщенного пара.

Понятно, что чем меньше абсолютная влажность воздуха по отношению к максимально возможной при данной температуре, тем интенсивнее идет испарение воды. Отношение абсолютной влажности к плотности насыщенного пара при данной температуре называют относительной влажностью, ее измеряют в процентах. Поскольку давление пара пропорционально его плотности, относительную влажность можно определить по-другому: это есть выраженн ое в процентах отношение парци ально е давления водяного пара к давлению насыщенного пара при данной температуре.

Давление насыщенного пара, так же как и его плотность, тем больше, чем выше температура.

Повышение абсолютной влажности при постоянной температуре воздуха ведет к увеличению относительной влажности. И если при неизменной абсолютной влажности температура воздуха понижается, то относительная влажность будет расти. При некоторой температуре она достигнет 100% - пар в воздухе станет насыщенным, начнется его конденсация (появится туман, выпадает роса ). Температуру, при которой это происходит, называют точкой росы.

А если увеличивается абсолютная влажность и растет температура? Тогда относительная влажность будет зависеть от того, что растет быстрее: плотность пара в воздухе или давление насыщенных паров.

Ну а теперь вернемся к нашим вопросам.

Мы выяснили, что скорость испарения определяется не абсолютной влажностью, а относительной. Если при подбрасывании кипятка в каменку в парной становится суше, значит , относительная влажность уменьшается (а абсолютная, конечно, увеличивается). Почему это происходит? Когда небольшое количество воды с силой бросают в печку, она разбрызгивается в маленькие капельки. Попадая на камни, разогретые до температуры в сотни градусов, капельки мгновенно испаряются, превращаясь в пар, температура которого сравнима с температурой самих камней. Раскаленный пар вырывается из печки, общая темп ература воздуха в парной повышае тся. Более высокой температуре соответствует более высокая плотность насыщенного пара, и, значит, даже с учетом увеличения абсолютной влажности, относительная влажность может уменьшатся. Это и происходит на самом деле.

Понятно, почему нужно бросать воду именно маленькими порциями. Большая порция упадает на камни сравнительно большой "каплей". Такая "капля" не сможет испарится так быстро как маленькая, а просто начнет кипеть, образуя пар с температурой 100С или, может быть, немного выше. Но нас это не устроит. Весь секрет в быстротечности процесса! По этой же причине нельзя бросать холодную воду. Ведь у камня довольно низкая теплопроводность, поэтому даже маленькая капля, пока будет нагреваться до 100С, успеет несколько охладить ту часть камня, с которой соприкасается, а значит, и температура образующегося пара упадет.

Итак, на вопросы 3, 4 и 5 мы ответили. Вопрос 6 для нас теперь не сложен. Вблизи лужи температура ниже, че м точка росы. Поэтому выходящий из парилки "отработанный" пар начинает быстро конденсироваться. как говорят "садиться" на луже. В хорошей парилке дверь и печь расположены в разных концах; горячий пар, образующийся у камен ки , пройдя всю парилку , охлаждается и конденсируется на выходе. 7 вопрос п очему свежий пар вытесняет старый воздух в парной? Вспомним, что при "чистке" парной в печь набросали несколько шаек кипятка, то есть не меньше 10кг воды. Температура образовавшегося из этой воды пара- около 300С. При такой температуре и при давлении в 1 атмосферу 10кг водяного пара занимали бы объем более 25м. Можно сказать, что мы в течение небольшого времени ввели в помещение такое количество пара, которое само занимает примерно 1/3 объема этого помещения. Пар этот горячий, поэтому он подымается вверх и вытесняет старый воздух вниз. Итак перейдем из парной в душ!

Вопрос 8. Заряд в душевой. Когда вы принимаете душ, разбрызгивающаяся вода создает в помещении отрицательный заряд. Напряженность электрического поля при этом достигает 800 В/им. Аналогичные поля обычно обнаруживаются вблизи естественных водопадов. Почему возникают эти поля?

Вопрос 9. Отрицательный заряд дарит блаженство. Бытует мнение, что, попав в область отрицательного заряда, например под душ, человек испытывает невероятное блаженство. Итак, отрицательный заряд делает вас счастливыми, а положительный вызывает неприятные эмоции. Не исключено, что то удовольствие, которое мы получаем от душа, в равной мере обусловлено как ощущением собственной чистоты, так и отрицательным зарядом, возникающим в ванной. Как объяснить такое «эмоциональное воздействие» положительных и отрицательных зарядов?

Ответ на 8 вопрос: почему при дроблении воды на капли происходит разделение зарядов, пока окончательно не выяснено, однако еще в XIX веке Ленар показал, что более крупные капли в брызгах воды заряжены положительно, а капли поменьше – отрицательно. Поскольку большие капли оседают быстрее, воздухе остаются отрицательно заряженные маленькие капельки, которые создают довольно значительное электрическое поле.

Ответ на 9: влияние электрических зарядов на организм человека пока не получило достаточного объяснения.

В работе представили описание физических процессов в бане, дали объяснения многим забавным физическим вопросам, так что в баню ходят не только для того, чтобы помыться. Это и отдых, и развлечение, и повод для общения.

Данная работа служит дополнением к одному из занятий элективного курса "Физика вокруг нас".

Вложение	Размер
fizika_v_bane.pptx	1.76 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Презентация по физике Ученицы 10 б класса Борисовой Полины Тема «Физика в бане»

Многие люди любят баню, но за что ? Зачем они с азартом мучают себя? Баня оказывает на человека целебное воздействие. Древние египтяне при встрече спрашивали друг друга: “Как вы потеете?” Они знали, что если человек хорошо потеет, это признак доброго здоровья. 1. В отличие от самого современного и удобного санузла баня способна снимать с нас напряжение и стресс. Приятное банное общение, новые встречи, впечатление и контакты нас расслабляют и успокаивают. 2. Высокая температура в бане активизирует работу потовых желез. Вместе с потом из нашего организма наружу выходят разные шлаки. В результате улучшается работа почек, водно-солевой обмен. Ученые подсчитали, что за “банный час” человек выделяет от 500 до 1500 г пота. 3. Обильное потоотделение раскрывает поры кожи. В результате кожа становится атласной и упругой.

4. Банные процедуры стимулируют белковый обмен, что ведет к лучшей усваемости белков, жиров, углеводов, минеральных элементов. 5. Обмен веществ повышается примерно на 30 процентов. 6. В организме парящегося человека сгорает холестерин — виновник возникновения одного из самых грозных заболеваний века — атеросклероза. 7. Кроме того, баня “заряжает” нас энергией. Она улучшает нервно-психическое состояние, сон, аппетит, тренирует выносливость организма, приспосабливая его к экстремальным условиям, а также усиливает иммунитет.

Японская баня Финская баня Если сравнить бани разных стран, то можно увидеть много различий.

Римская баня Турецкая баня

Почему нужно подбрасывать на каменку воду маленькими порциями ,а не наливать сразу большими порциями? Температура камней намного выше 100 градусов. Плеснув на камни воду(чья температура ниже 100 градусов) мы уменьшаем температуру камней, вода испаряется потребляя на процесс перехода тепло . Получаем пар, который нагревается от все еще горячих камней выше 100 градусов. Вот этот горячий пар и распространяется по парилке. Если поддают воду малыми порциями, то пар будет ненасыщенным, влажность менее 100 процентов. В результате опытный парильщик довольно тонко управляет температурой и влажностью в парной . Итак , температура камней уменьшается, температура помещения увеличивается. Для компенсации охлаждения камней существует печка. А для хорошего пара парную периодически моют, отчасти проветривают и подсушивают. И только потом опять поддают.

Почему на дерево можно сесть при определенной температуре , а на железо уже нельзя – обожжешься? Древесина обладает небольшой теплопроводностью, которая зависит от характера пористости, направления волокон, от породы и объемного веса дерева, влажности и температуры. Теплопроводность дерева вдоль волокон в 1,8 раза выше, чем поперек волокон. Она повышается с увеличением его влажности и объемного веса, так как при этом уменьшается количество воздуха, содержащегося в порах древесины. В среднем теплопроводность ее равна 0,15—0,25 ккал/м*ч*град. А железо обладает большей теплопроводностью и нагревается при меньшей температуре.

Зачем на порог холодную воду льют ? Чтобы почистить парную надо открыть настежь дверь, сполоснуть пол холодной водой, чтобы пар стал сухой и свежий, тогда легко переносится жара парной!

Веники! Функции веника Поскольку из листьев выделяется особое скользкое вещество, позволяющее снимать жир и грязь с кожи, то его можно использовать вместо мочалки и мыла, но чаще применяют наравне с ними . Благодаря наличию фитонцидов — летучих органических веществ, которые содержатся в листьях и ветках растений, и других химических соединений — веники оказывает целебное действие на организм . Веник равномерно распределяет тепло по всему телу, а при необходимости способен усиливать или ослаблять банный жар .

Четыре золотых правила использования веника Не следует использовать для веничного массажа плохо запаренный веник. Во-первых, жесткими стеблями можно поранить кожу, которая после распаривания крайне чувствительна к грубым воздействиям. Во-вторых, если ветви распарены недостаточно, они плохо сгибаются, быстро ломаются, а листья облетают уже после первой процедуры. Веник должен быть всегда влажным, поэтому его нужно периодически смачивать в теплой воде. Движения банщика (а при самомассаже самого парящегося) должны быть мягкими, веником надо лишь слегка касаться тела. Если в парной очень жарко, махать веником надо осторожнее, иначе пар может сильно обжечь кожу.

Способ запаривания веника над каменкой Бывалые любители парной с вечера обдают веник сначала теплой, а затем горячей водой. Можно накануне бани опустить веник на всю ночь в ведро с холодной водой. Утром воду стряхивают, а веник укладывают в целлофановый пакет, а уже в отделении для мытья быстренько распаривают, доводя его до нужного состояния над раскаленной каменкой. Делают это так: веник опускают в таз с горячей водой, затем на 1-3 с кладут на камни печи, быстро вращая или потряхивая, чтобы не обгорели листья. Стекающая с веника вода, попадая на раскаленные камни, образует пар, который равномерно воздействует на него. Процедуру распаривания повторяют 2-3 раза, затратив на неё не более 1-2 мин. При данном способе запаривания следует тщательно проследить, чтобы на камнях не осталось ни одного листика. В противном случае вместо аромата парная наполнится угарным газом, который, проникая в организм, легко связывается с находящимся в крови человека гемоглобином. Последствия этого весьма неприятные — обморок или отравление.

Подготовленный и запаренный веник для массажных процедур использовать нужно следующим образом: сначала хорошо прогреть кожу в парной, после чего похлестать тело, но бегло и несильно, чтобы почувствовать легкий жалящий эффект. Затем можно проводить легкие, щадящие растирания. Допустимы похлестывания березовым веником попеременно с крапивным, прижимая последний к больным суставам и мышцам. Однако лицам с чувствительной или травмированной кожей использовать крапивный веник, тем более его экстремальный вариант, не рекомендуется. Заготавливать крапивный веник нужно в начале лета, собирать следует молодую траву, разложив её для сушки в тени. Крапивный веник - целебный жар для спины

Пихтовый веник хорошо применять в зимнюю пору. Пихта содержит в себе масло, полезное при многих заболеваниях. Настой из молоденьких игл и почек пихты издавна употребляется в Сибири при усталости, простудах, цинге, ломоте в костях. Банные процедуры с пихтовым веником особенно эффективны при заболеваниях простудного и воспалительного характера. Во время бани полезные пихтовое масло, Дубильные вещества и фитонциды проникают из веника в поры тела и способствуют излечиванию кожных и ревматических заболеваний. После парной из тела уходит усталость, кожа очищается от болезнетворных микробов, исчезают кожные высыпания.

Еловый веник во время массажа в парной из веника выделяется еловое масло — ароматное эфирное вещество, которое помогает при хроническом кашле, воспалениях, незаживающих ранах.

Можжевеловый веник — помогает уничтожению на коже болезнетворных микробов, поскольку хвоя этого растения оказывает мощное бактерицидное и дезинфицирующее действие. В состав всех частей растения входят эфирные масла, придающие этому растению неповторимый аромат, а также различные органические кислоты, смолы, витамины, дубильные вещества и горечи. Под действием паров полный набор целебных веществ, входящих в состав растения, через кожу и легкие воздействует на весь организм. Можжевеловый веник помогает при заболеваниях верхних дыхательных путей, туберкулезе, отеках, патологии почек, печени, желчных путей, различных высыпаниях на коже, в том числе чесотке.

От всех болезней лечит нас Отличная парная, свежий квас Коль в парной побыть ты рад, «С легким паром. » говорят.

Существует три разновидности горячих водных процедур: финская сауна (температура 70-110 градусов Цельсия, влажность 10-15 процентов), турецкий хамам (температура не выше 50 градусов Цельсия, а влажность почти 100 процентов) и русская баня (60-70 градусов Цельсия при влажности 90 процентов).

Получается, приходя в баню, мы подвергаемся воздействию температур, которые теоретически должны заставить нашу кровь свернуться. Ее нормальная температура составляет от 32 до 38 градусов — более точное значение зависит от индивидуальных особенностей организма и места, где кровь находится. Например, в капиллярах на поверхности кожи она холоднее, а вот во внутренних органах горячее. В подмышечной впадине ее значение у здорового человека равно 36,6 градуса. При повышении температуры начинается процесс свертывания крови, необратимо меняется ее структура. Проще говоря, она варится, когда градусник показывает больше 42-43 градусов.

Так почему же мы с таким удовольствием принимаем горячие водные процедуры, если наша кровь портится при температуре гораздо ниже банной? Может, дело в особом строении бани, и жар там неведомым образом становится меньше? Но это не так, ведь если мы положим яйцо на банную полку и оставим его на десять минут, то получим состояние "вкрутую"! А если невнимательная девушка зайдет в парную с маской из сырого яйца на волосах, то будет долго потом вычесывать яичные волокна из локонов.

Чтобы разобраться в данном феномене, для начала сравним разные виды бань и отметим, что чем выше температура, тем ниже влажность. Последняя показывает количество молекул воды в воздухе, иными словами, его насыщенность водяным паром.

Нагревается в бане наш организм через кожу, с которой сталкиваются "горячие" молекулы. На самом деле температура — это аналог кинетической энергии; смысл, который мы вкладываем в понятия "горячий" или "холодный", подразумевает более или менее быстрое движение молекул.

Взаимосвязь температуры и кинетической энергии легко понять, если посмотреть на пар и лед. В первом случае видно активное движение (конечно, не отдельных молекул, а их совокупности), а во втором нам кажется, что замороженная вода неподвижна. На самом деле это не так, но наш глаз не улавливает столь малого движения.

Существует простая формула пересчета температуры в энергию.

Слева кинетическая энергия, которая и является мерой движения всех физических тел. k — постоянная Больцмана, а T — непосредственно температура в кельвинах. Чтобы перевести ее в градусы Цельсия, достаточно отнять 273. Из школьного курса мы помним еще одну формулу, по которой можно рассчитать кинетическую энергию.

Из этого можно вывести формулу для расчета скорости движения молекул воды в зависимости от температуры.

Масса молекулы воды приблизительно составляет 3x10⁻²⁶ килограмма. Этих данных хватит, чтобы рассчитать скорость движения молекул воды в каждом виде бани. Получим, что в турецком хамаме молекулы "бегают" со скоростью 667 метров в секунду, в русской бане 689 метров в секунду, а в финской сауне 717 метров в секунду. Кажется, что разница невелика, но клетки нашей кожи выдерживают весьма небольшой диапазон скоростей молекул, в частности воды. И если выйти за его пределы, кожа начинает повреждаться, ведь молекулы, из которых состоят приповерхностные клетки, перенимают часть энергии каждой молекулы воды, с которой "соприкасаются". Они тоже начинают двигаться быстрее и активнее — так мы и получаем ожоги.

Таким образом, большее количество молекул воды приводит к более быстрому нагреву организма. Конечно, воздух состоит не только из водяных паров, в нем еще присутствуют азот, кислород, углекислый газ, аргон, гелий, криптон. Но эти вещества являются летучими газами и практически не оседают на коже, поэтому не могут передать ей свою энергию. Теперь понятно, почему в жаркой финской сауне так сухо, а во влажной турецкой бане температура невысокая.

При низкой влажности телу проще запускать описанный выше процесс, защищающий нас от перегрева. А во влажном воздухе пот не может испаряться достаточно быстро, этому препятствует сильный приток "горячих" молекул из насыщенного водой воздуха. С этим и связана наша переносимость жары — бывалые путешественники знают, что одну и ту же температуру проще переносить в пустыне (в тени, конечно), чем в тропическом лесу.

Изучая на физике тему «Тепловые явления» мы заинтересовались – а как в жизни можно применить полученные знания. Ведь тепловые процессы сопровождают нас повсюду, и найти объект для исследования не составило большого труда. Мы решили исследовать баню - так как, проживая в сельской местности, мы посещаем её достаточно часто, и нам стало интересно – какие физические процессы в ней происходят. Мы решили исследовать и сравнить бани двух типов: «по-черному» и «по-белому». Мы предположили, что так как в бане «по-белому» имеется прямой контакт печи с окружающей средой и, как следствие, потери энергии больше, нежели в бане «по-черному», то мощность и КПД такой бани будут ниже. Вот эту гипотезу мы и проверили на практике.

Исследование и сравнение параметров разных конструкций бань

Исследование возможности получения выгоды за счет усовершенствования конструкции.

1.3. Задачи исследования

Поиск, обработка и анализ информации о характеристиках русских бань:

- изучение устройства и принципа действия бани;

- изучение различных типов бань

Расчет мощности печи

Расчет КПД печи

Расчет стоимости обслуживания бани

Поиск путей усовершенствования конструкции

2. Теоретическая часть

В журналах, имеющихся в наличии в сельской библиотеке («Сельская новь», «Приусадебное хозяйство», «Печи и камины», «Работница» и других) мы нашли сведения о банях, которые излагаем ниже. Кроме того, мы беседовали с местными жителями о том, какими банями они пользуются и как могут их охарактеризовать.

2.1. Преимущества бань

История бань уходит своими корнями в глубокое прошлое. Известно, что бани существовали еще до расцвета Эллады. На острове Крит, недалеко от города Гераклион, при раскопках был найден древний город. За тысячу лет до расцвета Древней Эллады здесь была богатейшая культура. Среди прочих строений были обнаружены ванны, бассейны и бани. Баня оказывает на человека целебное воздействие. Древние египтяне при встрече спрашивали друг друга: “Как вы потеете?” Они знали, что если человек хорошо потеет, это признак доброго здоровья.

У бани есть несколько неоспоримых преимуществ, по сравнению с современными устройствами:

1. В отличие от самого современного и удобного санузла баня способна снимать с нас напряжение и стресс. Приятное банное общение, новые встречи, впечатления и контакты нас расслабляют и успокаивают.

2. Высокая температура в бане активизирует работу потовых желез. Вместе с потом из нашего организма наружу выходят разные шлаки. В результате улучшается работа почек, водно-солевой обмен. Ученые подсчитали, что за “банный час” человек выделяет от 500 до 1500 г пота.

3. Обильное потоотделение раскрывает поры кожи. В результате кожа становится атласной и упругой.

4. Банные процедуры стимулируют белковый обмен, что ведет к лучшей усваиваемости белков, жиров, углеводов, минеральных элементов.

5. Обмен веществ повышается примерно на 30 процентов.

6. В организме парящегося человека сгорает холестерин — виновник возникновения одного из самых грозных заболеваний века — атеросклероза.

7. Кроме того, баня “заряжает” нас энергией. Она улучшает нервно-психическое состояние, сон, аппетит, тренирует выносливость организма, приспосабливая его к экстремальным условиям, а также усиливает иммунитет.

2.2. Два вида русской бани: по-черному и по-белому.

Баня по-черному — старинная русская баня, которой пользовались наши предки многие и многие годы, да и сейчас этот вид бани еще сохраняется в северных российских деревнях и в Сибири. Она представляет собой бревенчатую избушку, в которой совмещены парная и моечная. Обогрев помещения осуществляется от костра, который горит в очаге, расположенном обычно в центре помещения под кучей камней.

Рис. 1. Баня по-черному

Трубы в бане по-черному нет, и дым из топки, пройдя через камни, аккумулирующие жар, циркулирует по помещению, обогревая стены, потолок, и затем уходит через отверстия в крыше (потолке) и стенах, а также через полуоткрытую дверь. Потолок и стены в такой бане всегда закопченные, отсюда и название бани — по-черному. Когда баня истоплена, то после полного сгорания дров оставшиеся головешки и угли выбрасывают во двор. Затем закрывают все отверстия, через которые выходил дым из очага. Баня должна выстояться час-полтора, чтобы вышел угарный газ; после этого стены окатывают водой, моют пол, полок. Для опаривания бани обязательно поддают на раскаленные камни один-два ковшика воды.

Бояться копоти в бане по-черному не следует, в ней коптятся в основном только стены и потолок; лавки, полки не окутываются дымом и остаются чистыми. Для полной гарантии их достаточно окатить водой. Если же использовать только березовые или осиновые дрова, то при их сгорании образуется очень мало сажи. Имеющаяся же в бане сажа полезна тем, что она поглощает все дурные запахи, сажа буквально дезинфицирует помещение парной. Баня по-черному, без трубы, имеет ряд преимуществ перед баней по белому, у которой для выхода дыма выведена труба. Баня по-черному проще и дешевле в постройке, не надо выводить трубу через деревянные конструкции и соблюдать при этом строгие правила пожарной безопасности. Стены бани по-черному быстрее и сильнее прогреваются, так как жар из печки-каменки, пройдя через камни, не вылетает в трубу, обогревая белый свет, а растекается внутри помещения и все прогревает. Дров для такой бани, особенно для заглубленной, надо гораздо меньше, топить баню по-черному надо не с утра, как белую, а всего два-три часа. В бане по-черному чувствуются гораздо сильнее и больше приятные запахи от бревенчатых стен, потолка, елового лапника и трав, разбросанных заранее; воздух в ней буквально насыщен ароматом. В бане же по белому запахи и ароматы появляются только тогда, когда запарен веник или плеснешь на раскаленные камни отвар трав.

На рис. 2 показана самая простая деревенская баня по белому, состоящая всего из двух помещений: предбанника и парилки.

Рис. 2. Простейшая русская деревенская баня по белому: 1 - предбанник; 2 - парная и моечная; 3 - полок; 4 - печь

В бане по белому не исключена угроза отравления угарным газом, и чтобы избежать этой опасности, необходимо придерживаться следующих правил: когда баня истоплена и достаточно уже прогрета, надо тщательно перемешать угли в топке, чтобы не осталось даже маленькой тлеющей головешки. Если в топке имеются большие тлеющие головешки, их следует оттуда убрать и погасить в ведре. Из поддувала печки также нужно все выгрести, так как там могут находиться долго тлеющие угли.

2.3. Характеристики русской бани

Необходимо строго соблюдать некоторые условия, как при обустройстве бани, так и при ее эксплуатации. Парная бани должна иметь приборы, измеряющие и контролирующие температуру и влажность в помещении.

1. Температура в парной измеряется контрольным термометром, который устанавливают на уровне головы стоящего человека, чтобы можно было знать максимальную, достоверную температуру воздуха, находясь на полке парной. Строго запрещено использовать в бане ртутные термометры. Если случится несчастье разбить его, то ртуть уже не собрать. Находясь в парной при высокой температуре, ртуть интенсивно испаряется, а вдыхание паров ртути очень опасно для здоровья: ртуть накапливается в организме, отравляя его. Ртуть не выводится из организма человека естественным путем, даже с потом, интенсивно выделяемым в парной.

2. Влажность в бане определяют посредством прибора, называемого гигрометром. Содержание влаги в воздухе парной по показанию гигрометра должно колебаться в пределах 40—70 г воды на 1 кг воздуха (60—85 г воды на 1 м3 воздуха). В парной вреден и слишком сухой воздух, и слишком влажный; в этих граничных условиях создается дискомфорт, особенно тяжело переносимый новичками и людьми с ослабленным здоровьем, которым не противопоказана баня. В помещении парилки желательно также иметь простые песочные часы для контроля времени проведения банной процедуры.

3. Вентиляция обязательно должна предусматриваться в любой бане, тем более в комфортной, индивидуальной. Приток свежего воздуха желательно обеспечить комбинированно: через двери, форточку, отдушину и специальные вентиляционные каналы.

Рис.3. Варианты вентиляции помещения парилки: а, б - с противоположным расположением отверстий; в - с расположением отверстий на одной стороне

Отдушину устраивают обычно над верхней полкой полка. Она представляет собой прямоугольное отверстие в стене размером 15—20 см, которое закрывают съемной заглушкой. Более практично заглушку отдушины или вентиляционного канала изготовить в виде скользящей заслонки, которой легко можно регулировать величину отверстия и степень вентиляции парной. Для обеспечения притока свежего воздуха в парную бани делают приточное вентиляционное отверстие на высоте 0,3—0,5 м от пола. Приточное отверстие устраивают вблизи печки-каменки, желательно сзади, чтобы поступающий воздух успевал немного нагреться. Приточное отверстие необходимо закрыть решетчатым щитком, чтобы воздух в парилку поступал не сплошным потоком, а отдельными струйками. Через верхние вентиляционные отводящие отверстия можно горячим воздухом обогревать предбанник и моечное помещение. На рис. 3 показаны варианты вентиляции парилки с разным расположением приточных и отводящих отверстий. Надо помнить, что, чем ниже расположено отводящее отверстие, тем в большей степени экономится тепло печки-каменки. Поэтому месторасположение отводящего вентиляционного отверстия необходимо выбирать в зависимости от тепловой мощности установленной в бане каменки.

Обеспечение парилки хорошей вентиляцией должно быть предметом особого внимания при строительстве бани, так как недостаток свежего воздуха затрудняет дыхание, появляется чувство слабости, вялости и желание прекратить банную процедуру.

4. Наилучший материал для стен бани — это грубо обработанное гладкое дерево. Стены в бане желательно выполнить вертикальной обивкой вагонки из липы, осины или березы с прокладкой пароизоляционного слоя (пергамин, фольга). Поверхность деревянной обшивки можно слегка обжечь паяльной лампой для лучшего проявления текстуры дерева. В помещении парной все, с чем соприкасается кожа вашего тела, должно иметь гладкую поверхность, без задиров, острых краев, натеков смолы. Все металлические предметы необходимо применять только оцинкованные, они должны быть утоплены, спрятаны в дерево.

5. Освещение парной и других помещений бани должно быть неярким и комбинированным (от солнца и электрическое). Внутрь бани не должны бить прямые солнечные лучи. Поэтому окна бани лучше располагать на запад, тогда неяркие лучи заходящего солнца создадут прекрасную обстановку уюта и спокойствия. Для электрического освещения необходимо применять светильники герметичной конструкции с плафонами молочного или желтого цвета. Плафоны устанавливают на стене или потолке таким образом, чтобы они доставляли как можно меньше неудобств. Их углубляют в стену и закрывают мелкой деревянной решеткой. Электроразводку в бане необходимо выполнять закрытой, с прокладкой ее внутри поливинилхлоридных трубок. В помещении парной освещение будет вполне достаточным от небольшого окна, размером 40х60 см, желательно с двойным остеклением. Но для темного времени суток в парной необходимо иметь резервное электроосвещение от плафона, выключатель которого должен находиться в предбаннике.

3. Практическая часть

Мы провели следующие эксперименты в двух типах бань: «по-черному» и «по-белому»

Изучая тему «Тепловые явления» мы заинтересовались его связью с баней, парилкой, и, наконец, с нашим здоровьем, т.е. о процедурах, связанных с воздействием тёплого воздуха.

Сколько воды должен каждую минуту испарять человек средней комплекции, чтобы не перегреться, находясь, длительное время в парилке сухой бани при температуре воздуха 120 0 С?

Как сделать, чтобы в бане как можно дольше сохранялось тепло и при этом тратилось как можно меньше топлива?

2. Цели исследования

– Рассмотреть виды теплопередачи в бане

– Расчет значений физических величин

3. Задачи исследования

– Изучить историю возникновения бани.

– Рассмотреть типы бани в зависимости от физических параметров.

– Рассмотреть виды теплопередачи в бане.

– Исследовать физические параметры в бани.

– Поиск, обработка и анализ информации о характеристиках бань:

– изучение устройства и принципа действия бани;

– изучение различных типов бань

– Расчет мощности и КПД печи

– Определить какое лечебное воздействие баня оказывает на организм человека.

Если правильно использовать все механизмы теплопередачи, происходящие при теплообмене человека с горячим паром в бане, можно надолго сохранить свое тело в хорошей физической форме и быть здоровым человеком.

5. Методы исследования:

o Анализ научной литературы,

o поиск, сравнение, синтез, практическое исследование физических параметров бани

o наблюдение, решение практических задач.

6. Объект исследования – тепловые явления.

7. Предмет исследования – механизм излучение и теплопроводность, испарение-конденсация, физические величины, характеризующие процессы в бане.

8.Новизна работы:

В работе проведена систематизация видов теплопередач в бане, различных видов бани, проведено исследование физических параметров бани.

Вложение	Размер
fizika_v_bane.doc	240 КБ

Предварительный просмотр:

Научно-практическая конференция школьников

«Наука – дело молодых»

Советский район города Казани

Секция: Физика и астрономия

Исследовательская работа: Физика в бане.

Ученик 9 Б класса

Каримова Светлана Азгамовна учитель физики МОУ «Лицей № 149 с татарским языком обучения»

г. Казань 2009 г.

ВВЕДЕНИЕ.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ - БАНЯ

ПОЧЕМУ МЫ ХОДИМ В БАНЮ
О ПОЛЬЗЕ БАНИ ИЗ ИСТОРИИ.
ЛЕГЕНДА О САПОГЕ В БАНЕ
БАНЯ БАНЕ РОЗНЬ…

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ – ФИЗИКА В БАНЕ

ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В БАНЕ И ИХ ЗНАЧЕНИЯ
ФИЗИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ В БАНЕ
НЕБОЛЬШОЙ ЭКСКУРС В ОБЛАСТЬ ПАРА
ТРАДИЦИИ КАК СДЕЛАТЬ ХОРОШИЙ ПАР.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ПРАКТИКА СТРОИТЕЛЬСТВО БАНЬ.
АКСЕСУАРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАНИ.
РАСЧЕТ ЗНАЧЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В БАНЕ

БАНЯ – СРЕДСТВО ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ.

" И какой же русский не любит бани". Н.В. Гоголь

1 . Актуальность вопроса

Как сделать, чтобы в бане как можно дольше сохранялось тепло и при этом тратилось как можно меньше топлива?

2. Цели исследования

Рассмотреть виды теплопередачи в бане Расчет значений физических величин

3. Задачи исследования

Изучить историю возникновения бани.
Рассмотреть типы бани в зависимости от физических параметров.
Рассмотреть виды теплопередачи в бане.
Исследовать физические параметры в бани.
Поиск, обработка и анализ информации о характеристиках бань:
изучение устройства и принципа действия бани;
изучение различных типов бань
Расчет мощности и КПД печи
Определить какое лечебное воздействие баня оказывает на организм человека.

5 . Методы исследования :

поиск, сравнение, синтез, практическое исследование физических параметров бани,

6. Объект исследования – тепловые явления.

7. Предмет исследования – механизм излучение и теплопроводность, испарение-конденсация, физические величины, характеризующие процессы в бане.

ЛЕГЕНДА О САПОГЕ В БАНЕ

“Отчего зимою день короткий и ночь длинная, а летом — наоборот? День зимою оттого короткий, что, подобно всем прочим предметам, видимым и невидимым, от холода сжимается, а ночь от возжжения светильников и фонарей расширяется, ибо согревается”.

Курьезное рассуждение “войска Донского отставного урядника” из рассказа Чехова вызывает у вас улыбку своей явной несообразностью. Однако люди, которые смеются над подобными “учеными” рассуждениями, нередко сами создают теории, пожалуй, столь же несообразные. Кому не приходилось слышать или даже читать о сапоге в бане, не влезающем на разгоряченную ногу будто бы потому, что “нога при нагревании увеличилась в объеме”?

Этот знаменитый пример сделался чуть не классическим, а между тем ему дают совершенно превратное объяснение. Прежде всего, температура человеческого тела в бане почти не повышается; повышение температуры тела в бане не превосходит 1°, много 2° (на полке). Человеческий организм успешно борется с тепловыми влияниями окружающей среды и поддерживает собственную температуру на определенной точке. Но при нагревании на 1 — 2° увеличение объема нашего тела так ничтожно, что его нельзя заметить при надевании сапог. Коэффициент расширения твердых и мягких частей человеческого тела не превосходит нескольких десятитысячных. Следовательно, ширина ступни и толщина голени могли бы увеличиться всего на какую-нибудь сотую долю сантиметра. Неужели же сапоги шьются с точностью до 0,01 см — толщины волоса?

Но факт, конечно, несомненен: сапоги трудно надевать после бани. Причина, однако, не в тепловом расширении, а в приливе крови, в разбухании наружного покрова, во влажной поверхности кожи и подобных явлениях, не имеющих общего с тепловым расширением.

О ПОЛЬЗЕ БАНИ ИЗ ИСТОРИИ.

В народе издавна живёт поговорка - " Баня парит — здоровье дарит!" Это не случайно ведь история бань уходит своими корнями в глубокое прошлое — это история человечества!

С древнейших времен омовение, различные водные процедуры, бани спасали людей от губительных болезней, укрепляли здоровье, радовали, воскрешали душевные силы.

Известно, что египетские жрецы в течение суток парились четыре раза: два раза днём и два раза ночью. Везде имелись прекрасно устроенные бани, где любовь к бане и массажу, умеренность в еде позволяли египтянам поддерживать стройность фигуры и помогали успешно бороться с преждевременной старостью. Египетские врачи того времени считались лучшими в мире, а их искусство в лечении разных болезней не обходилось без бани. Древние египтяне при встрече спрашивали друг друга: “Как вы потеете?” Они знали, что если человек хорошо потеет, это признак доброго здоровья.

Великие греки в бане

Известно, что бани существовали еще до расцвета Эллады. На острове Крит, недалеко от города Гераклион, при раскопках был найден древний город. За тысячу лет до расцвета Древней Эллады здесь была богатейшая культура. Среди прочих строений были обнаружены ванны, бассейны и бани.

Когда вспоминают о целебных свойствах воды, прежде всего, вспоминают гениального древнегреческого медика Гиппократа - «отцом медицины». В своих трактатах Гиппократ утверждал, что «как суконщик чистит и выбивает от пыли сукна, так свежий воздух, купание, массаж, ванны и бани очищают организм». Дабы сохранить здоровье важно хранить и тепло организма, для чего рекомендуется умеренное пребывание на солнце и баня.

Знакомый каждому школьнику своей теоремой Пифагор ( 580–500 до н.э .) ратовал за приобщение к банным процедурам и говорил, что приучайся жить просто, без роскоши, не пренебрегай здоровьем своего тела. Чистота мыслей должна сочетаться с чистотой тела.

Великий мыслитель Сократ ( 469-399 до н.э .) усердно занимался гимнастикой и любил попотеть в бане. «Баня, — говорил своим ученикам Сократ, — очищает не только тело, но и все мое существо».

Платон ( 427–347 до н.э .) утверждал, что чистота тела наряду с величиной, совершенством, порядком, гармонией, мерой и симметрией относится к числу важнейших эстетических категорий. Он писал: «Сооружение бань — обязанность государства». В Греции издавали законы, обязывающие граждан ходить в баню, поэтому строили общественные бани и назначали «смотрители купаний».

Величайший ученый Аристотель ( 384–322 до н. э .) — философ, математик и физик преподавал в афинской гимназии, находились залы для занятий спортом и потельные бани. Аристотель говорил «красота тела – лучшее рекомендательное письмо» и считал, что у тех, кто любит упражняться, следует гигиене, успешнее идет и в науке.

Архимед ( 287–212 до н.э .), основоположник механики и гидравлики, и изобретатель лежачей ванной, посетила мысль о выталкивающей силе, которая действует на погруженное в жидкость тело. Под его руководством был построен многоярусный корабль, где были оборудован душ и баня.

Русская баня и её место в мировой банной культуре

Русская баня, наряду с самоваром, матрешкой, блинами с икрой, бескрайней Сибирью и медведем, превратилась в настоящий символ страны, некогда занимавшей одну шестую часть суши. Баня появилась на Руси задолго до Крещения славян и сразу же стала не только местом для мытья, но и своего рода клубом общения. В бане лечились от недугов, принимали роды, гадали. С ней связано множество обрядов и народных традиций.

Парная баня на Руси была известна у славян уже в V—VI вв. Баней пользовались все: и князья, и знатные люди, и простой народ. Помимо своего чисто функционального назначения, баня играла большую роль в различных обрядах (венчания, свадьбы), причем посещение бани сопровождалось особым церемониалом 1 .

"Дивное видел я в Славянской земле на пути своём. Видел бани деревянные, и разожгут их докрасна, и разденутся, и будут наги, и обольются квасом, и возьмут прутья молодые, и бьют себя сами, и того добьются, что вылезут еле живы, и обольются водой студёной, и так оживут". Так описывается баня в русских летописях ХI века.

В мемуарах средневековых путешественников из Западной Европы непременно говорится о пристрастии русских к крепкому пару. Причем далеко не, всегда эта национальная привычка вызывает у авторов восторг. "Тело расслабляется, и мозговые органы тупеют. Кожа теряет эластичность, блекнет и скоро покрывается морщинами", - так описал свои впечатления от посещения русской бани один европейский врач.

И по сей день любители бани с азартом "мучают" сами себя. Зачем? Говорят, что польза банных процедур связана с кратковременным воздействием на кожу высоких температур - горячего воздуха. Однако во влажном воздухе высокую температуру трудно выдерживать даже недолго. Так что в хорошей бане должно быть не только жарко, но и сухо. Не так-то просто построить хорошую баню, да и "приготовить" пар, то есть, создать оптимальный микроклимат, тоже надо уметь. Наши предки умели это делать ещё в ХI веке, а вот объяснить, почему в бане нужно поступать так, а не иначе, они бы, пожалуй, не смогли.

Мы знает достаточно, чтобы ответить на вопросы, которые задаёт любителям физики обычная парная.

ПОЧЕМУ МЫ ХОДИМ В БАНЮ?

Потому, что это старый обычай и к этому привыкли с детства. Баня дает чистоту, здоровье, душевное спокойствие, эмоциональные впечатления и много других удовольствий.

… чистоту. В былые времена баня предлагала возможность тщательно мыться по крайней мере раз в неделю. Хорошее оснащение современных квартир заменяет баню в этой ее основной функции, но баню продолжают считать необходимой частью ванных помещений квартир. В бане парилка и последующая водная процедура — ополаскивание — очищают кожу лучше, чем люди обычно могут себе представить.

… здоровье. Старая финская поговорка «если баня, водка и смола не помогут, то болезнь смертельна» отнюдь не означает одновременное применение этих трех действенных «лекарств». Здоровья искали в бане, когда чувствовали потребность восстановить уставшие от тяжелой работы суставы и ноющие мышцы.

… душевное спокойствие. Парясь, в сумрачной тишине теплой бани, мы чувствовали, как угнетенность и подавленность постепенно улетучиваются. После бани, восстановив равновесие и творческие силы, мы готовы хоть сразу снова приняться за работу.

…эмоциональные впечатления. На привыкших к спешке и эффективному времяпровождению людей остановка времени в бане производит сильное впечатление. Баня предлагает спокойные эмоциональные впечатления на всех уровнях бытия.

Баня расслабляет, успокаивает, восстанавливает душевное спокойствие. На переговорах совместная парилка не раз разряжала напряженную атмосферу, и после бани совещающиеся принимали хорошие и единодушные решения.

БАНЯ БАНЕ РОЗНЬ.

Банные традиции отличаются не только географией происхождения, но и физикой процесса "парения". Кроме того, за каждым видом бань закрепилось несметное количество традиций и национальными обычаями, климатическими и другими особенностями стран, нацеленных, в общем, на одно: доставить человеку в парной несказанное удовольствие, принести телу бренному оздоровление, а душе измаявшейся успокоение.

ТРИ ГРАНИ ОДНОЙ БАНИ

Состояние атмосферы в банях характеризуются температурой (от +40 0 С до +150 0 С), относительной влажностью воздуха в бане и парной (от 0 до 100%). В этих пределах и находится весь широчайший спектр различных бань мира. Но закономерность одна: чем выше влажность, тем меньшую температуру можно выдержать , и наоборот: чем выше температура, тем меньшую влажность можно выдержать, т.е. обратная зависимость температуры и влажности.

Люди по-разному переносят жар бани, одним нравятся — теплее и суше, другим — холоднее и влажнее, что зависит от конституциональных особенностей человеческого организма. Эти особенности, в масштабах нации, и формируют банную культуру. Видимо, не случайно в сырой и холодной Финляндии зародились сухие и жаркие сауны , а в сухой и жаркой Турции — прохладные и влажные турецкие бани.

Все бани в зависимости от температуры воздуха и влажности разделяются на три основные группы:

Читайте также: