Thứ Tư, Tháng Mười 27, 2021
Trang chủ TIN TỨC Tìm hiểu về Nhiệt độ biểu kiến cũng như Cách ta cảm...

Tìm hiểu về Nhiệt độ biểu kiến cũng như Cách ta cảm nhận nhiệt độ

Có bạn nào từng thắc mắc rằng, tại sao đôi khi nhiệt độ ngoài trời không cao lắm, nhưng ta lại thấy nóng nực 🥵. Nhưng cũng có khi nhiệt độ không thấp lắm, mà ta lại thấy rất lạnh 🥶 chưa.

Những “cảm nhận” đó về nhiệt độ của chúng ta, nó là bản năng nguyên thủy, một cơ chế sinh học của con người rồi. Thứ giúp cơ thể chúng ta điều chỉnh thích nghi với những thay đổi khắc nghiệt của môi trường xung quanh, để tồn tại.

🤔 Mà làm sao ta biết được nhiệt độ mà ta cảm nhận là nhiêu?
Trước tiên ta hãy tìm hiểu về …

⚠️ À mà nói trước bài này hơi rối não xíu về mấy cái khái niệm “nhiệt độ” nhé 😱, ok zô.

1. “Nhiệt độ biểu kiến” là gì?

_ Nhiệt độ biểu kiến, tên tiếng Anh là Apparent Temperature.
_ Là nhiệt độ tương đương mà con người “cảm nhận” được.
_ Gây ra bởi những hiệu ứng tác động tổng hợp từ “nhiệt độ không khí”, “độ ẩm tương đối”“tốc độ gió”.

_ Được phát minh bởi Robert Steadman, người đã xuất bản một bài báo về nó vào năm 1984.

_ Thang đo này thường được áp dụng nhiều nhất để đo nhiệt độ cảm nhận ngoài trời.
_ Tuy nhiên, nó cũng được áp dụng cho nhiệt độ cảm nhận trong nhà, như: phòng xông hơi, phòng tắm, phòng ngủ, hay văn phòng làm việc, …

! Có thể thấy Nhiệt độ biểu kiến ngoài dựa trên “Nhiệt độ không khí” nó còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố thời tiết khác như: “Độ ẩm”, “Gió” và cả “Bức xạ” (có tác động không ích, nhất là Bức xạ Mặt trời).

Dựa theo “cảm nhận” nhiệt độ (Nhiệt độ biểu kiến), cơ thể chúng ta sẽ cố gắng điều chỉnh sao cho “Nhiệt độ cơ thể” ổn định.

2. Vậy “Nhiệt độ cơ thể” là gì?

_ Để có thể tồn tại trong trạng thái khỏe mạnh, con người cần giữ “thân nhiệt” (lõi) của mình ổn định ở 37°C chỉ dao động quanh mức [36,5°C – 37,5°C].

    • Khi nhiệt độ cơ thể dưới <37°C được gọi là Hạ thân nhiệt (Hypothermia).
    • Khi nhiệt độ cơ thể trên >38,3°C được gọi là Tăng thân nhiệt (Hyperthermia).

_ Nhiệt độ (lõi) này thường rất ổn định, ngoại trừ khi cơ thể bị “sốt”.
_ Thực vậy, một người không mặc quần áo 🙈, có thể tiếp xúc với nhiệt độ thấp đến 13°C hoặc cao đến 54°C trong không khí khô mà vẫn duy trì được “nhiệt độ trung tâm” gần như không đổi.

! NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ ĐƯỢC KIỂM SOÁT BỞI SỰ CÂN BẰNG GIỮA “SINH NHIỆT” VÀ “MẤT NHIỆT”

_ Trong đó, quá trình “sinh nhiệt” chủ yếu do các hoạt động của cơ thể, phần cũng do môi trường bên ngoài truyền vào.

Vậy cơ thể làm “mất nhiệt” như thế nào?

_ Sau đây là các cơ chế tự nhiên giúp cơ thể tản nhiệt từ bề mặt da:

    • Sự dẫn nhiệt đến đồ vật (3%): làm mất nhiệt khi tiếp xúc trực tiếp với vật khác.
      ⚠️ Chỉ khi nhiệt độ bề mặt vật thể thấp hơn nhiệt độ cơ thể, ngược lại nhiệt sẽ truyền ngược vào ta, làm sinh nhiệt.
    • Truyền ra không khí (15%): làm mất nhiệt nhờ đối lưu do chuyển động của không khí.
      ⚠️ Khi luồng không khí tăng lên trên da, lượng nhiệt lớn sẽ được loại bỏ, ta cảm thấy mát hơn. Chịu tác động của Gió.
    • Bay hơi (22%): làm mất nhiệt nhờ cơ thể đổ mồ hôi, được kiểm soát nhờ điều hòa lượng mồ hôi. Chịu tác động của Độ ẩm.
      ⚠️ Trong điều kiện ẩm ướt, mồ hôi bốc hơi từ da ít hơn, do đó không khí có cảm giác nóng hơn nhiều.
    • Sóng bức xạ nhiệt (60%): làm mất nhiệt dưới dạng tia hồng ngoại, tia nhiệt tỏa ra theo mọi hướng. Chịu tác động của Bức xạ, Nhiệt độ.
      ⚠️ Chỉ khi bức xạ môi trường thấp hơn bức xạ ta tỏa ra, ngược lại nó sẽ truyền ngược vào ta, làm sinh nhiệt.

_ Trong các cơ chế trên, thì “Bay hơi” là cơ chế duy nhất cơ thể tự động điều chỉnh được.
_ Vì vậy khi các cơ chế khác thất bại trong việc làm mát. Cơ thể sẽ kích hoạt “Hệ thống làm mát” cuối cùng này.

Điều gì xảy ra khi cơ thể quá nhiệt?

Điều gì xảy ra khi cơ thể mất nhiệt?

! Có thể thấy, nếu đo được “nhiệt độ biểu kiến” bằng cảm biến ta có thể điều chỉnh các thiết bị nóng/lạnh, … để tạo một không gian sống thoải mái hơn.

3. Vậy làm sao để xác định được “Nhiệt độ biểu kiến”?

_ Thật tế hiện nay có rất nhiều cách, mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng. Mình sẽ liệt kê ra một số phương pháp mình biết sau:

    • Chỉ số Nhiệt (Heat Index): là sự kết hợp giữa “Nhiệt độ không kh픓Độ ẩm tương đối” (Relative Humidity).
      |
      Dùng để đo lường ảnh hưởng của “độ ẩm” lên nhận thức về “nhiệt độ” trên >27°C (81°F) của con người.
      Thuộc “Dịch vụ thời tiết quốc gia” (National Weather Service) của United States năm 1990.
    • Chỉ số Độ ẩm (Humidity Index): là sự kết hợp giữa “Nhiệt độ không kh픓Điểm tạo sương” (Dew Point).
      |
      Thuộc “Dịch vụ Môi trường Khí quyển” (Atmospheric Environment Service) của Canada vào năm 1979.
    • Hệ số gió (Wind Chill Factor): là sự kết hợp giữa “Nhiệt độ không kh픓Gió”.
      |
      Dùng để đo ảnh hưởng của “tốc độ gió” lên nhận thức về “nhiệt độ” dưới <10°C (50°F) của con người.
    • The Wet-Bulb Globe Temperature (WBGT): kết hợp những ảnh hưởng của “bức xạ”, “độ ẩm”, “nhiệt độ”“tốc độ gió” lên nhận thức về “nhiệt độ” của con người.

! Mình thấy có khá nhiều loại cảm biến “Nhiệt độ & Độ ẩm” giá rẻ trên thị trường như: DHT, SHT, … phù hợp để tính “Chỉ số Nhiệt”. Nên bài này mình chỉ tập trung phân tích cách tính Heat Index thôi nhé.

_ Mình tham khảo theo bài nghiên cứu này: The Heat Index Equation.

Tóm tắt: để tính toán Heat Index (HI) cần sử dụng cả 2 phương trình RothfuszSteadman. Trong đó:

    • HIchỉ số nhiệt, có thể đại diện cho “Nhiệt độ biểu kiến”, đơn vị độ (°F).
    • Tnhiệt độ không khí, đơn vị độ (°F).
    • RHđộ ẩm không khí, đơn vị phần trăm (%).
    • ABS là giá trị tuyệt đối.
    • SQRT là căn bậc 2.

B1: Trong thực tế, để cho đơn giản, phương trình Steadman được sử dụng trước.

Steadman: HI = 0,5 * {T + 61 + [(T-68)*1,2] + (RH*0,094)}

B1′: Nếu giá trị HI tính ra từ ≥80°F trở lên thì mới áp dụng phương trình Rothfusz để tăng độ chính xác của kết quả hơn. Vì phương trình Rothfusz dưới <80°F không phù hợp.

Rothfusz: HI = -42,379 + 2,04901523*T + 10,14333127*RH – 0,22475541*T*RH – 0,00683783*T*T – 0,05481717*RH*RH + 0,00122874*T*T*RH + 0,00085282*T*RH*RH – 0,00000199*T*T*RH*RH

B2′: Dựa theo giá trị TRH để quyết định xem có cần điều chỉnh kết quả HI từ phương trình Rothfusz không?

_ Nếu RH <13%T trong khoảng [80°F – 112°F] thì HI cộng thêm ADJUSTMENT.

ADJUSTMENT = [(13-RH)/4]*SQRT{[17-ABS(T-95)]/17}

_ Nếu RH >85%T trong khoảng [80°F – 87°F] thì HI trừ thêm ADJUSTMENT.

ADJUSTMENT = [(RH-85)/10] * [(87-T)/5]

Ok, xong rồi đó!

À vậy giá trị HI trong khoảng nào sẽ làm ta cảm thấy thoải mái?
Gợi ý là các bạn có thể tìm hiểu thêm về phương pháp PMV.

Temperature Relative Humidity Chart – PMV Method (en.wikipedia.org)

Thật sự, ngay cả mình (thằng viết bài này) mà lâu lâu xem lại vẫn rối não 😐, thôi thì để mình tóm tắt những ý chính nhất nhé:

    • 1. “Nhiệt độ biểu kiến” giúp ta biết nhiệt độ mà cơ thể cảm nhận được từ môi trường xung quanh.
    • 2. Vậy nên chỉ cần đo được “nhiệt độ biểu kiến”, ta có thể điều chỉnh các thiết bị làm nóng/lạnh hay làm ẩm/khô để tạo một không gian sống thoải mái.
    • 3. Để tính được “nhiệt độ biểu kiến” ta chỉ cần đo được “nhiệt độ” & “độ ẩm tương đối” của không khí xung quanh.

Ok, hết rồi đó

Mình hy vọng qua bài viết này, sẽ có nhiều bạn sinh viên làm ra những project IoT nhà thông minh hơn nhiều.

See you 🤑

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Most Popular

Tìm hiểu CRC

🤔 Có bạn nào thắc mắc là các thiết bị điện tử ngoài việc chúng có thể giao tiếp trao đổi thông tin với...

Tìm hiểu Giao thức I2C

Có bạn nào thắc mắc làm sao giữa các thiết bị điện tử chúng có thể giao tiếp trao đổi data qua lại lẫn...

Tìm hiểu cách sử dụng các cảm biến Nhiệt độ & Độ ẩm DHT

Chắc nhiều bạn sinh viên cũng quá quen mấy con này rồi nhỉ. Nói không sai, DHT có thể xem như cảm biến quốc...

Tìm hiểu về Nhiệt độ biểu kiến cũng như Cách ta cảm nhận nhiệt độ

Có bạn nào từng thắc mắc rằng, tại sao đôi khi nhiệt độ ngoài trời không cao lắm, nhưng ta lại thấy nóng nực...

Recent Comments

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x