Isolamento de roupas

O isolamento da roupa é o isolamento térmico que fornece a roupa .

Na verdade, uma das funções da roupa é proteger contra o mau tempo e, em particular, do frio. Eles também são úteis para proteção contra o calor, especialmente para profissões relacionadas ao fogo ( metalurgia , bombeiros ).

Mecanismos de isolamento

Existem três modos de transferência de calor : condução (troca de calor por contato), convecção (mistura de advecção e difusão ) e radiação .

Para limitar as perdas (ou ganhos) de energia térmica, é necessário limitar esses três modos de transferência.

O ar tem uma condutividade térmica muito baixa , mas contras, é muito móvel. Existem, portanto, dois elementos essenciais na proteção contra o frio:

cortar o vento, para evitar que afaste a camada de ar quente que formamos;
mantenha uma camada de ar parado, prendendo-a com fios ( lã , pele , cabelo natural, etc.).

Um terceiro elemento é a umidade . Na verdade, a água é um bom condutor térmico (é usada como fluido de transferência de calor e para resfriar queimaduras ). Quando a roupa fica molhada - através da transpiração, chuva, imersão - a água substitui o ar entre os fios da roupa e ocorrem vazamentos de condução .

O isolamento térmico é, portanto, ideal com três camadas de roupa:

uma fralda colada ao corpo, para higiene (muda com mais frequência do que o resto da roupa), e que tem como função evacuar a transpiração, para que não fique em contacto com a pele;
uma camada externa de malha fina, à prova de vento , geralmente fina; se houver risco de mau tempo, o ideal é uma vestimenta impermeável , sendo o ideal um tecido que impeça as gotas de água, mas deixe passar o vapor d'água , o que permite que o suor seja evacuado (por exemplo, uma chamada membrana respirável ); o ideal é que a vestimenta tenha baixa emissividade térmica (aspecto metálico dos trajes de vulcanologistas);
entre as duas, uma camada "espessa" que retém o ar e evita o contacto da pele com a camada anti-vento (esta última fina, tira rapidamente a temperatura do exterior).

As três camadas de ar entre a pele e a roupa também desempenham um papel isolante. Assim, se a roupa for justa (por exemplo pelas alças de uma mochila), o isolamento é menos bom nesses locais.

Mecanismo de isolamento em ambiente aquático

Unidades

O clo é uma unidade de medida do isolamento térmico usado para roupas ( roupas inglesas).

1 clo = 0,155 m 2 K W −1

É o isolamento que permite a uma pessoa em repouso para manter o equilíbrio térmico numa atmosfera a 21 ° C . Acima, a pessoa transpira, abaixo sente frio.

Também usamos togs:

1 togs = 0,1 m 2 K W −1 ≈ 0,645 clo 1 clo = 1,55 togs

A palavra " togs " é uma gíria inglesa, o equivalente a "fringue". Vem do holandês tuig e do alemão tög .

Equação dimensional

Uma pessoa produz calor por meio de seu metabolismo . Quando um músculo é contraído , cerca de 25% da energia é usada para o movimento (energia mecânica) e 75% é transformado em calor), com uma potência P por unidade de área de superfície corporal de aproximadamente:

60 W / m 2 em repouso;
120 W / m 2 para uma caminhada lenta;
180 W / m 2 para caminhada rápida.

A perda de calor é proporcional à diferença entre a temperatura corporal e a temperatura externa.

Temperatura de equilíbrio térmico

Temperatura ambiente t em que o corpo está em equilíbrio térmico depende da potência P produzida pelo corpo e isolamento R . A fórmula empírica, em ° C, é:

T = 31 ° C - P · R

em unidades internacionais. Se R está in clo, a fórmula torna-se

T = 31 ° C - 0,155 · P · R

Alguns exemplos