Warum kühlt ein Ventilator?

So langsam werden die Tage wieder wärmer und der Ein oder Andere macht sich schon wieder Sorgen im Sommer in einem heißen Raum zu sitzen ohne sich zwischendurch abkühlen zu können. Ein einfacher Ventilator kommt da oft gelegen um sich etwas kühle Luft zuwehen zu lassen. Aber warum kühlt ein Ventilator überhaupt? Schließlich enthält er keinerlei tatsächlich kühlende Komponenten.

In der Tat ändert ein Ventilator erst einmal rein gar nichts an der Temperatur der Luft, die sich beispielsweise in einem Raum befindet. Er bringt sie lediglich in Bewegung. Diese Bewegung führt zu einem schnelleren Luftaustausch an der Stelle, wo der Ventilator hin bläst – zum Beispiel unsere Haut. Ist die Umgebungsluft kühler als unsere Haut, so wird durch den Luftaustausch der kühlende Effekt der Luft verstärkt. Die von der Haut aufgewärmte Luft wird weggeblasen und neue kühle Luft kann zur Haut hin gelangen. Ist die Umgebungsluft allerdings schon wärmer als die Hauttemperatur, so fällt dieser Effekt weg. Ein Ventilator ist trotzdem noch in der Lage eine kühlende Wirkung hervorzurufen, aber wie geht das?

Der Luftaustausch hat auch noch einen anderen Effekt. Wenn wir schwitzen verdunstet der Schweiß auf der Haut. Für diese Verdunstung wird Energie benötigt. Diese Energie zieht der Schweiß in Form von Wärme aus der Haut. Das Resultat ist, die Haut kühlt sich ab. Schweiß verdunstet aber nur solange die Luft direkt in Hautnähe nicht zu feucht ist. Sie kann nämlich nur eine gewisse Menge an Feuchtigkeit (hier verdunstender Schweiß) aufnehmen. Durch den Luftaustausch wird immer frische, trockenere Luft zur Haut hin transportiert. Das heißt durch den Ventilator wird der natürliche Kühlmechanismus des Menschen verstärkt. Somit kann dieser auch bei Temperaturen oberhalb unserer Hauttemperatur für eine angenehme Kühlung sorgen.

Natürlich funktioniert das Ganze nur bis zu einer bestimmten Lufttemperatur. Wer in einer Sauna schon einmal einem Luftzug ausgesetzt war, zum Beispiel durch ein wedelndes Handtuch, der weiß, dass der Effekt hier umgekehrt wird und der Luftaustausch hier eine erhitzende Wirkung hat. Zu viele Ventilatoren im Dauerbetrieb sind übrigens auch nicht gut, da der Motor eines Ventilators Wärme abgibt und somit die Raumluft sogar aufwärmen kann. Sobald man die Ventilatoren dann ausschaltet ist es wärmer also vorher ohne Ventilatoren.

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Was ist eigentlich Trockeneis und wofür wird es verwendet?

Trockeneis, das überwiegend für Kühlzwecke verwendet wird, ist festes Kohlenstoffdioxid (CO₂). CO₂ hat die Eigenschaft, dass es bei normalem Umgebungsdruck (etwa 1bar Luftdruck)  bei  -78,5°C sublimiert. Das bedeutet, dass es vom festen direkt in den gasförmigen Zustand übergeht, ohne dabei zwischendurch flüssig zu werden. Das ist auch der Grund, warum Trockeneis immer raucht. Gasförmiges CO₂ selber ist allerdings farblos und somit nicht sichtbar. Was wir dann als Rauch sehen, ist die Feuchtigkeit (Wasser) aus der Luft, die an dem immer noch sehr kalten CO₂ kondensiert und somit eine Art Nebel bildet. Es entstehen also ganz viele kleine Wassertröpfchen, die es so aussehen lassen, als würde das Trockeneis rauchen. Auf Grund dieser Eigenschaft wird es auch oft für Show-Zwecke verwendet. So gibt es zum Beispiel Nebelmaschinen auf Basis von Trockeneis. Der Nebel dieser Maschinen hat den Vorteil, dass er auf Grund seiner Kälte lange in Bodennähe bleibt und nicht den ganzen Raum „einnebelt“. Es kann auch den Effekt des rauchenden Cocktails erzeugen. Meistens wird Trockeneis allerdings zur Kühlung von allem Möglichen verwendet. Es ermöglicht beispielsweise den gekühlten Transport von Organen oder empfindlichen Chemikalien. In der Natur kommt Trockeneis übrigens nicht vor. Es muss immer technisch erzeugt werden. Da Trockeneis mit unter -75°C sehr kalt ist sollte längerer Kontakt mit der Haut vermieden werden, da es sonst zu schweren Kälteverbrennungen führen kann. Bei sehr kurzem Kontakt ist es allerdings harmlos, da das dauernd entstehende Gas eine dünne Schutzschicht zwischen Eis und Haut bildet. Diese Schicht Schützt aber eben nur für wenige Sekunden. Man nennt diesen Effekt auch Leidenfrost-Effekt, wobei der Name auf den Entdecker zurückgeht und weder mit Leiden noch mit Frost etwas zu tun hat.

Schweiß – Wie funktioniert die menschliche Klimaanlage?

An diesen heißen Tagen kommt man leicht ins Schwitzen, was in der ein oder anderen Situation auch mal unangenehm sein kann. Doch warum schwitzen wir überhaupt? Der Körper will sich abkühlen klar – aber was bringt da der Schweiß?

Der Kühlungseffekt erfolgt erst dann, wenn der Schweiß, der zum Großteil aus Wasser besteht, auf der Haut verdunstet. Also vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. Das passiert jeder Zeit wird aber bei höheren Temperaturen beschleunigt. Für diesen Übergang benötigt jeder Stoff, also auch Wasser bzw. Schweiß, Energie in Form von Wärme. Diese Wärme wird vom Schweiß aus der warmen Umgebung aber zum Teil auch aus der Haut entzogen, wodurch diese sich folglich abkühlt.

Der Schweiß, der ja mit nahezu Körpertemperatur aus der Haut austritt, kann den Körper also gar nicht herunter kühlen. Erst durch das Verdunsten wird der Haut Wärme entzogen, wodurch der gewünschte Kühleffekt eintritt.