Elektrischer Ventilator + Mineralwasserflasche verwandelt sich sofort in ein „Kühlartefakt“, gibt es dafür eine wissenschaftliche Grundlage?

Kürzlich sorgte ein kurzes Video, in dem es darum geht, „eine Mineralwasserflasche auf einen elektrischen Ventilator zu stellen“, für hitzige Diskussionen im Internet. Im Video ist zu sehen, dass der Bediener mehrere Mineralwasserflaschen zusammenbindet, den Flaschenboden abschneidet und die Schnittfläche auf den Luftauslass des elektrischen Ventilators richtet, wobei die Flaschenöffnung nach außen zeigt. Dies deutet darauf hin, dass auf diese Weise kalte Luft ausgeblasen werden kann, „ohne dass Strom verbraucht wird, und dass die Kühlwirkung mit der einer Klimaanlage vergleichbar ist.“ Funktioniert diese Methode wirklich? In diesem Zusammenhang haben wir Yan Dadong, Professor und Doktorvater an der Fakultät für Physik und Astronomie der Beijing Normal University, eingeladen, es aus der Perspektive der Physik für die Öffentlichkeit zu interpretieren.

F: Gibt es eine wissenschaftliche Grundlage für die Behauptung, dass selbstgebaute Geräte als Ersatz für Klimaanlagen dienen können?

Antwort : Zunächst einmal muss klargestellt werden, dass die im Internet kursierende Behauptung, dass durch die Zugabe von Mineralwasserflaschen zu elektrischen Ventilatoren anstelle von Klimaanlagen eine kühlende Wirkung erzielt wird, jeder wissenschaftlichen Grundlage entbehrt.

Im Allgemeinen geben elektrische Ventilatoren elektrische Energie ab. Gemäß dem Energieerhaltungssatz wird dadurch lediglich die Gesamtenergie im Raum erhöht und keine Wärme nach außen abgegeben. Man kann es daher nicht als Klimaanlage bezeichnen.

Ein Missverständnis besteht darin, dass manche Leute denken, die Luft werde in der Flasche komprimiert und dann an der Flaschenöffnung austreten, was als „adiabatische Ausdehnung“ betrachtet werden kann und zu einem Temperaturabfall führt. Der Grund für dieses Missverständnis liegt darin, dass sich die Luft während des Kompressionsvorgangs bereits erwärmt hat und die Abkühlung durch die Ausdehnung nach außen an der Flaschenmündung nur relativ zur bereits erhöhten Temperatur an der Flaschenmündung erfolgt und eine solche Temperaturänderung sehr gering ist.

F: Wie zirkuliert die Luft in einer Plastikflasche?

Bildquelle: Video-Screenshot

Antwort : Der Wind bläst vom Boden der Mineralwasserflasche in die Flasche. Da die Flaschenöffnung klein ist, wird der Wind an der Flaschenöffnung beschleunigt, sodass der Wind schnell strömt. Manche Leute sagen vielleicht, dass gemäß dem Bernoulli-Prinzip der Druck der aus der Flaschenöffnung geblasenen Luft abnimmt. Gleichzeitig wird das Luftvolumen beim Komprimieren kleiner, sodass gemäß der Zustandsgleichung eines idealen Gases die Temperatur sinkt. Diese Ansicht verwechselt die Anwendbarkeit der idealen Gasgleichung, die für Gleichgewichtszustände gilt, während der durch das Bernoulli-Prinzip verursachte Druckabfall kein Gleichgewichtszustand ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die hohe Windgeschwindigkeit dem Erhöhen der Drehzahl eines Ventilators entspricht. Der menschliche Körper fühlt sich kühler an, die Temperatur sinkt jedoch nicht wesentlich.

Frage: Manche Leute sagen auch, dass es effektiver ist, den Ventilator aus dem Fenster zu richten, als ihn in den Raum zu richten. Gibt es dafür eine wissenschaftliche Grundlage?

Antwort : Wenn die Umgebung eine niedrigere Temperatur als die Luft bieten kann (wenn Sie beispielsweise in einem Bungalow leben, ist die Temperatur des Bodens und der Wände niedriger als die Lufttemperatur), dann strömt die zusätzliche Luft, wenn der Wind nach außen weht, durch den Boden und die Wände und senkt so die Temperatur. Voraussetzung ist eine gute Abdichtung zwischen Ventilator und Fenster, da sonst die warme Luft schnell zurückströmt. Dies entspricht der Installation eines Abluftventilators an der Wand und hat daher keinen großen praktischen Wert.

Frage: Können Sie mir aus physikalischer Sicht einige Tipps zum Abkühlen zu Hause geben?

Antwort: Als ich in den 1980er Jahren an der Zhejiang-Universität studierte, wohnte ich in einem Wohnheim im ersten Stock und die Innentemperatur erreichte im Sommer 32 Grad Celsius. Ich habe einmal eine Schüssel mit Wasser auf den Schreibtisch gestellt und mithilfe eines kleinen Deckenventilators Luft in Richtung des Wassers geblasen (während ich die Vorhänge zugezogen habe). Dadurch konnte die Raumtemperatur um 2 Grad gesenkt werden.

Physik ist ein Grundlagenfach und die Grundlage moderner Wissenschaft und Technik. Die objektive Welt um uns herum – von den Quarks, aus denen Protonen und Neutronen bestehen, bis hin zum gesamten Universum – besteht aus Materie. Wir hoffen, dass wir durch populärwissenschaftliche Erkenntnisse jedem dabei helfen können, sein physikalisches Wissen besser anzuwenden, um die wissenschaftlichen Prinzipien und tatsächlichen Auswirkungen der im Internet verbreiteten „Klimaanlagen“ rational zu betrachten und die Neugier und den Entdeckergeist aller für die unbekannte Welt zu wecken.

Experte: Yan Dadong, Professor und Doktorvater an der Fakultät für Physik und Astronomie der Beijing Normal University

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