Každá vlna veder vyplaví na internet stejnou radu: postavte doprostřed pokoje lahev se zmrzlou vodou a bude vám líp. Zní to logicky – led musí odněkud vzít teplo na tání, tak ho vezme ze vzduchu.
Otázka je jen, o kolik. A Michal z Michalova brlohu se místo dohadování rozhodl to prostě změřit.
Jak to měřil
Testovacím prostorem byl dětský pokoj 4,1 × 3 × 2,6 m, tedy zhruba 32 m³. Doprostřed přišla 1,5l PET lahev se zmrzlou vodou – původně měla stát, jenže při zamrzání se jí vyboulilo dno, takže nakonec ležela na boku na talíři na židli.
Od lahve pak vede tyč položená přes dvě židle a na ní je v jedné řadě pět čidel DS18B20 ve vzdálenostech 10, 50, 100, 150 a 200 cm. Všechna na společné 1-Wire sběrnici, takže k Arduinu stačí napájení, zem a jeden datový vodič.
A důležitá příprava nesmí chybět: před pokusem dal všech pět čidel vedle sebe a nechal je měřit stejnou teplotu. Rozdíly pak dopočítal v programu jako korekce +0,07, +0,13 a −0,13 °C.
Data se posílají po sériové lince do počítače, který je z logických důvodů ve vedlejší místnosti – zapnuté PC by měřený pokoj zbytečně vytápělo. Na straně počítače běží jeho vlastní program v Pythonu (PyQt6, pyqtgraph, pyserial), který kreslí grafy, hlídá integritu dat a průběžně zapisuje do CSV. Pak už jen zavřít dveře, spustit záznam a odejít z bytu, aby měření neovlivnil vlastním tepelným výkonem.
Měřilo se 3 hodiny a 25 minut, celkem 2963 sad hodnot po zhruba 4,15 sekundy.
Výsledek
10 cm od lahve: teplota spadla z 26,1 na 24,2 °C během prvních asi 30 minut a pak se prakticky nehnula.
Proti vzdáleným čidlům byl rozdíl zhruba 0,8 °C.
50 cm: ustálených 24,9 °C. To je o 0,07 °C méně než průměr vzdálenějších čidel. Sedm setin stupně už je ale hodnota, kterou v běžném pokoji nemáte šanci spolehlivě přisoudit právě lahvi.
100, 150 a 200 cm: 24,9 až 25,1 °C, mezi sebou bez jakékoli čitelné závislosti na vzdálenosti.
Michal sám přiznává jednu slabinu pokusu – chybí kontrolní měření ve stejné místnosti bez lahve.
Proč to ani nemohlo dopadnout jinak
Roztát 1,5 kg ledu spotřebuje asi 500 kJ, ohřát vzniklou vodu na pokojovou teplotu dalších zhruba 150 kJ. Dohromady něco kolem 650 kJ.
Kdyby se ta energie brala jen ze vzduchu, ochladilo by to 32 m³ pokoje o víc než 10 °C. Jenže vzduch je na tepelné kapacitě místnosti zanedbatelný – stěny, podlaha a nábytek váží desítky a stovky kg a teplo se navíc celou dobu dere dovnitř zvenčí. Půldruhého kila ledu tedy nesoupeří se vzduchem, ale s celou stavbou.
Pěkný postřeh přidal v diskuzi pod článkem Viktor: nejvíc chladu dá lahev v prvních minutách, kdy je promrzlý i plast. Jakmile ta vrstva odtaje, plastová stěna začne fungovat spíš jako izolant a přenos tepla klesá.
Za mě
Ačkoliv čidlo ve vzdálenosti 10 cm od lahve změřilo pokles teploty, v rozumné vzdálenosti 50+ cm už zmrzlá PET lahev neměla na teplotu žádný vliv. Takže pokud na ní nebudete ležet, zmrzlá lahev vám v tomto horku opravdu nepomůže.
Michal na závěr navrhuje pokračování, které by se hodilo vidět: zopakovat pokus s ventilátorem foukajícím kolem lahve. Chlad nikde nepřibude, ale roznese se dál – za cenu toho, že led roztaje rychleji.
U pokusu zveřejnil zdroják pro Arduino, program pro PC i surová CSV data, takže si výsledky můžete přepočítat sami:
Ochladí zmrzlá lahev vody místnost? – Michalův brloh
Pokud si chcete něco podobného změřit taky, DS18B20 najdete v mém přehledu nejpoužívanějších čidel. A kdo nechce psát vlastní aplikaci pro sběr dat, může hodnoty z Arduina rovnou vykreslovat a exportovat do CSV ve webovém SerialMonitoru s plotterem.
Komentáře na sítích