Теория бань

Но есть такие бани, где нагрев (или охлаждение) человека осуществляется не только воздухом и тепловым излучением, но и прикосновением твёрдых тел (камней, металлов, восков), воды, масел и т. п. Например, человек в турецкой бане прогревается на тёплой плите или прогревается погружением ног в ванночку с горячей водой. Такие бани будем называть внеклиматическими (см. раздел 9), поскольку роль метеорологических параметров может быть существенно снижена.

Для определённости и удобства будем условно считать, что метеорологические параметры и внеклиматические условия в бане должны обеспечить температуру мокрой кожи 40 °C. Это гарантирует неуклонное повышение температуры тела, и человеку в бане не холодно. Конечно, можно было бы принять температуру кожи человека в бане равной 37 °C, что соответствует начальным моментам пребывания в бане, но это никак не изменяет общей картины явлений.

4.1. Понятие влажного термометра

Оценить климатическую обстановку нам поможет простейший прибор — обычный стеклянный капиллярный термометр. Поместим термометр в баню с температурой 40 °C. Показание термометра составит, естественно, 40 °C. Примем, что этот термометр имитирует тело человека.

Теперь смочим резервуар термометра водой с температурой 40 °C. Казалось бы, ничего не должно случиться. Но к нашему удивлению показания термометра начнут снижаться. Значит и мокрое тело человека должно охлаждаться. Действительно, если вы разденетесь в натопленной жилой комнате, то холода вы не почувствуете. Но стоит только смочить кожу водой (даже тёплой), вы наверняка тотчас отчётливо почувствуете охлаждение смоченного участка тела. Этот факт является определяющим для правильного понимания климатических особенностей бань — в банях должно быть тепло не только с сухой, но и с мокрой кожей.

Таким образом, смачивая резервуар капиллярного термометра водой и снимая его показания, мы можем получить сведения о характере ощущений при смачивании кожи человека водой. Показания же сухого термометра характеризуют ощущения сухого человека.

Термометр со смоченным резервуаром уже давно с успехом используется в метеорологии и называется влажным (смоченным) термометром. Он конструктивно представляет собой обычный термометр, резервуар которого обмотан ватным тампоном (хлопчатобумажным фитилём), смоченным водой (рис. 18). Влажный термометр показывает, к какой температуре будет стремиться мокрое (влажное, смоченное, вспотевшее) тело человека в бане. Сухой термометр показывает истинную температуру воздуха в бане.

Рис. 18. Принцип устройства психрометра. 1 — капиллярный термометр (сухой), 2 — капиллярный термометр (влажный), 3 — резервуар термометра, 4 — фитиль из батиста, 5 — сосуд с водой, 6 — экраны для защиты от лучистого нагрева.

На рисунке 19 приведена широко известная в метеорологии так называемая психрометрическая кривая, рассчитанная для температуры воздуха 40 °C по сухому термометру. Видно, что чем ниже относительная влажность воздуха (измеряемая гигрометром), тем ниже показания влажного термометра, тем более прохладно чувствует себя человек при одной и той же температуре воздуха.

Причина этого давно известна. Если на поверхности любого (живого или неживого) тела имеется вода (влага), то она, испаряясь, приводит к охлаждению предмета. Это охлаждение вызвано тем, что испарение воды требует больших затрат тепла 539 кал/г (2250 кДж/кг), называемых скрытой теплотой испарения. Но если испарение воды с поверхности предмета невозможно (например, если воды на предмете вообще нет или эта вода находится под слоем жира (масла, сала) или если относительная влажность изотермического с предметом воздуха равна 100 %, и воздух просто физически не может больше принять в себя воду), то и охлаждение предмета не происходит. То есть человек своими органами чувств (кожными терморецепторами) способен правильно оценить температуру воздуха лишь тогда, когда его кожа сухая и/или засалена и/или когда воздух не способен принять испаряющийся пот (влагу), и в силу этого испарение невозможно. Так и термометр показывает истинную температуру воздуха лишь в двух случаях: либо если он сухой, либо если воздух до предела насыщен водой и имеет поэтому относительную влажность 100 % (рис. 19).

Рис. 19. Зависимость показаний влажного (смоченного) термометра от относительной влажности воздуха (психрометрическая кривая) при температуре Тс — 4 °C