حول خصائص الحرارة والرطوبة للأقمشة - 6 متطلبات أساسية يجب أن تكون معروفة لتطوير الملابس

في العناصر البيئية ، يكون التأثير الأكبر على راحة الإنسان هو درجة الحرارة والرطوبة ، ويحتاج جسم الإنسان إلى ارتداء ملابس مختلفة في بيئات مختلفة. لذلك ، فإن دراسة جسم الإنسان ، والملابس ، ودرجة الحرارة ، والرطوبة لخصائصها وعلاقاتها المتبادلة ، هي الأساس الأساسي لفهمنا للحرارة والرطوبة المريحة للأقمشة ، والتي سأناقشها في المجالات الستة التالية.

لماذا ندرس درجة الحرارة والرطوبة معًا؟

درجة الحرارة ، وهي كمية فيزيائية تشير إلى درجة حرارة أو برودة جسم ما ، بمصطلحات مجهرية ، هي شدة الحركة الحرارية لجزيئات الجسم. الرطوبة ، والمعروفة أيضًا باسم "الرطوبة النسبية" ، هي كمية بخار الماء في الغلاف الجوي ، معبرًا عنها كنسبة مئوية من الحد الأقصى لكمية بخار الماء التي يمكن أن يحتويها الهواء. تختلف هذه النسبة المئوية باختلاف درجة الحرارة ، حيث يحتوي الهواء الدافئ على المزيد من بخار الماء والهواء البارد يحتوي على نسبة أقل لا يحتوي الهواء الجاف تمامًا على بخار ماء ورطوبة نسبية تبلغ 0٪ ، في حين أن الهواء المشبع لا يمكنه امتصاص المزيد من بخار الماء وله رطوبة نسبية 100٪.

على الرغم من أن درجة الحرارة والرطوبة ليست مفهومًا واحدًا ، إلا أن الرطوبة تتأثر بشكل مباشر بدرجة الحرارة ، لذلك تظهر درجة الحرارة والرطوبة معًا دائمًا. يمكن أن يفسر هذا أيضًا لماذا عند ضبط درجة الحرارة على 55 درجة مئوية في غرفة المناخ الاصطناعي ، لا تصل الرطوبة النسبية إلى أعلى قيمة 95٪ ، ولكن فقط 75٪ ؛ عندما تنخفض درجة الحرارة إلى حوالي 40 درجة مئوية ، تصل الرطوبة إلى أعلى قيمة.

تأثير درجة الحرارة والرطوبة على جسم الإنسان

تشير الأبحاث إلى أن جسم الإنسان مناسب لدرجة الحرارة من 17 إلى 25 درجة مئوية ، والرطوبة 30٪ إلى 60٪ ، وسرعة الرياح 2 م / ث إلى 4 م / ث ، وهو الطقس الأكثر راحة للناس. جسم الإنسان هو نظام تكيف ذاتي لديه القدرة على التكيف مع التغيرات في درجات الحرارة والرطوبة الخارجية. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن تنظيم الجسم هو حد معين ، لذلك عندما تكون درجة الحرارة والرطوبة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا ، ما هي التأثيرات على جسم الإنسان؟

العوامل المؤثرة	التأثيرات على جسم الإنسان
درجة حرارة عالية.	في بيئة حارة ، يجب على الجسم أن يحافظ على توازن درجة حرارة الجسم عن طريق التبخير والتعرق. في هذه العملية يفقد الجسم الأملاح مع العرق ويتركز الدم وتثقل الأوعية القلبية مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الدم. يتعرق جلد الجسم كثيرًا ، مما يجعل الكلى تفرز كمية أقل من الماء ، مما يؤثر أيضًا على وظائف الكلى. تؤثر درجة الحرارة المرتفعة أيضًا على شهية الإنسان والتنسيق الحركي ، إلخ.
درجة الحرارة منخفضة.	في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة ، من أجل الحفاظ على توازن حرارة الجسم ، يتم تحسين التمثيل الغذائي للأنسجة ويزداد الطلب على الأكسجين. إذا لم يتم استيفاء الشروط المذكورة أعلاه ، فإن الجسم يستنفد احتياطيات خلايا الجسم ، مما ينتج عنه بيئة لا رجعة فيها للأنسجة البشرية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن درجة الحرارة في الهواء الطلق منخفضة جدًا في الشتاء ، تميل الأوعية الدموية لجسم الإنسان إلى أن تصبح صلبة وهشة ، خاصةً يجب على الأشخاص في منتصف العمر وكبار السن إيلاء اهتمام خاص لزيادة الملابس والتدفئة.
رطوبة عالية	عندما تكون الرطوبة عالية جدًا ، تكون كمية الهرمون الصنوبرية التي تفرزها الغدد الصنوبرية في جسم الإنسان أعلى أيضًا ، مما يجعل تركيز هرمون الغدة الدرقية والأدرينالين في الجسم منخفضًا نسبيًا ، وستكون الخلايا "كسولة" ، وسيشعر الناس بالخمول والاكتئاب . ساعات طويلة من العمل والحياة في أماكن (مثل الجبال والجزر) ذات رطوبة عالية ، ولكنها أيضًا عرضة للإصابة بالتهاب المفاصل الروماتويدي وحالات الشلل الرطب الأخرى.
رطوبة نسبية منخفضة	عندما تكون الرطوبة منخفضة للغاية ، يتم تسريع التبخر ، والهواء الجاف يزيل رطوبة الجسم بسهولة ، مما يجعل الجلد جافًا ومتشققًا ، يتم تحفيز الغشاء المخاطي للفم وتجويف الأنف ، وأعراض مثل العطش والسعال الجاف ، تحدث بحة في الصوت والتهاب الحلق ، مما قد يؤدي بسهولة إلى التهاب البلعوم والتهاب الشعب الهوائية والالتهاب الرئوي وأمراض أخرى.

كما أكد الطب الحديث أن الهواء جاف جدًا أو رطب ، مما يساعد على تكاثر وانتشار بعض البكتيريا والجراثيم. لقد قرر العلماء أنه عندما تكون رطوبة الهواء أعلى من 65٪ أو أقل من 38٪ ، فإن الجراثيم تتكاثر وتتكاثر بشكل أسرع ؛ عندما تكون الرطوبة النسبية 45٪ -55٪ ، يكون معدل وفيات الجراثيم أعلى.

عدة طرق يقوم بها جسم الإنسان بتبديد الحرارة

بغض النظر عن البيئة الخارجية ، يقوم جسم الإنسان دائمًا بتبديد الحرارة بأربع طرق رئيسية: الإشعاع والتوصيل والحمل الحراري والتبخر.

تبديد حرارة الإشعاع	ينقل جسم الإنسان الحرارة في شكل إشعاع حراري إلى الأجسام الباردة في الخارج. تعتمد كمية تبديد الحرارة على اختلاف درجة الحرارة بين درجة حرارة الجلد ودرجة حرارة الهواء الخارجي ومنطقة الإشعاع الفعالة في الجسم. يمثل الإشعاع حوالي 60٪ من تبديد الحرارة ، وهو الطريقة الرئيسية لتبديد حرارة جسم الإنسان عندما تكون درجة حرارة الغرفة 15 ~ 25 ℃.
تبديد الحرارة التبخيري	يعتبر تبديد الحرارة من خلال تبخر الماء من سطح الجسم هو الطريقة الفعالة لتبديد حرارة الجسم عندما تكون درجة الحرارة الخارجية مساوية لدرجة حرارة الجلد أو أعلى منها ، وهو ما يمثل حوالي 25٪ من تبديد الحرارة. في بيئة ذات درجة حرارة عالية ، يعد التبخر هو الطريقة الرئيسية لتبديد الحرارة في جسم الإنسان. مقابل كل لتر واحد من العرق يتبخر من الجلد ، تتبدد الحرارة 1 كيلو جول ، ويقل التبخر عندما تزيد الرطوبة عن 2436٪ ، ويتوقف التبخر تمامًا عندما تصل الرطوبة النسبية إلى 75٪ ~ 90٪.
تبديد الحرارة التوصيل	تنتقل حرارة الجسم مباشرة إلى الأجسام الباردة التي تلامسها ، ويتم تحديد مقدار تبديد الحرارة باختلاف درجة الحرارة بين الجلد والأشياء الملامسة والمنطقة ، ولكن أيضًا من خلال التوصيل الحراري للأجسام في التلامس ، والذي يمثل حوالي 3٪ من تبديد الحرارة.
تبديد الحرارة بالحمل الحراري	إنه شكل خاص من أشكال تبديد الحرارة بالتوصيل ، حيث يتم توصيل حرارة الجسم إلى الهواء الملامس لسطح الجسم لتسخينه ، وتتبدد حرارة الجسم إلى الفضاء بسبب التدفق المستمر للهواء. تتأثر كمية تبديد الحرارة بشكل كبير بسرعة الرياح ، فكلما زادت سرعة الرياح ، زاد تبديد الحرارة بالحمل الحراري.

يتم توزيع الحرارة الناتجة عن أنسجة وأعضاء الجسم بالتساوي في جميع أنحاء الجسم مع الدورة الدموية. عندما يتدفق الدم عبر الأوعية الدموية للجلد ، يتبدد الجلد 90٪ من الحرارة الكلية ، لذا فإن الجلد هو الجزء الرئيسي من الجسم لتبديد الحرارة. يتم أيضًا تبديد جزء صغير من الحرارة عبر الرئتين والكلى والجهاز الهضمي عن طريق التنفس والبول والبراز.

وضع تبديد الحرارة ونسبته من الجسم

وضع تبديد الحرارة	تبديد الحرارة / J.	نسبة تبديد الحرارة /٪
البراز	200X10³	1.8
عملية التنفس	352X10³	3.5
تبخر سطح الرئة	762X10³	7.2
تبخر الجلد	1524X10³	14.5
توصيل الجلد والإشعاع	7503X10³	73.0
الإجمالي	10341X10³	100

الإنسان حيوان ذو درجة حرارة ثابتة ، وسر درجة حرارة الإنسان الثابتة هو تبديد الحرارة باستمرار وامتصاص الطاقة والحرارة باستمرار من الطعام الذي نتناوله ، ومن ثم تحقيق توازن في درجة حرارة الجسم. كما يتضح من الجدول أعلاه ، فإن تبديد الحرارة عبر الجلد هو الطريقة الرئيسية لتبديد حرارة الجسم ، حيث يمثل 87.5٪ من إجمالي تبديد حرارة الجسم ، وجسم الإنسان ملفوف بالملابس ، ويصبح وسيلة مهمة للحفاظ على الحرارة. درجة حرارة جسم الإنسان وتبديد الحرارة ، والأساس المادي لتكوين الملابس - ستصبح الموصلية الحرارية لمواد الملابس عاملاً مهمًا في وسيلة التنظيم هذه.

تأثير خصائص نقل الحرارة لأقمشة الملابس على التوازن الحراري لجسم الإنسان

يشير أداء نقل الحرارة لنسيج الملابس إلى قدرة نسيج الملابس على تنظيم تبادل الحرارة بين جسم الإنسان والبيئة الخارجية. عندما يكون المناخ الخارجي باردًا ، نحتاج إلى أقمشة ملابس ذات أداء عزل أفضل للبرودة ؛ عندما يكون المناخ الخارجي حارًا ، نحتاج إلى أقمشة ملابس ذات أداء أفضل في تبديد الحرارة ، وهي مرتبطة بأداء نقل الحرارة لأقمشة الملابس.

يمكن التعبير عن أداء نقل الحرارة لنسيج الملابس من خلال المقاومة الحرارية Rct ، الوحدة m² · K / W ، مما يشير إلى نسبة فرق درجة الحرارة بين جانبي العينة ونسبة تدفق الحرارة لكل وحدة مساحة من خلال العينة عموديا. كلما كان Rct أصغر ، كلما كان دفء نسيج الملابس أسوأ ، كان أداء نقل الحرارة أفضل لمواد الملابس.

بشكل عام ، في أقمشة الملابس الشائعة ، تكون المقاومة الحرارية للصوف والحرير أصغر من القطن ، أي أن الدفء أسوأ من القطن ؛ المقاومة الحرارية للنايلون والاكريليك والبولي بروبيلين أعلى ، أي الدفء الجيد ، والملابس الخارجية لها مزايا الدعامة لا التجاعيد والمتينة والمتينة. ترتبط العوامل التي تؤثر على أداء نقل الحرارة لأقمشة الملابس ، بالإضافة إلى المقاومة الحرارية للمادة ، بشكل أساسي بسماكة النسيج وحالة ترتيب الألياف داخل القماش.

تأثير امتصاص أقمشة الملابس للرطوبة على توازن رطوبة جسم الإنسان

يقوم جسم الإنسان بإفراغ الماء والإفرازات باستمرار إلى الخارج ، لذا فإن امتصاص الرطوبة وأداء تبديد الرطوبة لنسيج الملابس أصبح عاملاً مهمًا لجسم الإنسان للحفاظ على راحة الرطوبة. يتعرق جسم الإنسان كثيرًا ، خاصة في فصل الصيف الحار أو التمارين الشاقة ، وفي هذا الوقت ، لا يمكن لامتصاص الرطوبة وأداء تبديد الرطوبة لأقمشة الملابس الحفاظ على الملابس جافة فحسب ، بل تمنع أيضًا جسم الإنسان من إنتاج شعور رطب لزج .

يشير امتصاص الرطوبة في نسيج الملابس إلى عملية تشتت بخار الماء من منطقة الرطوبة العالية عبر النسيج إلى منطقة الرطوبة المنخفضة بشرط وجود اختلاف معين في درجة الحرارة النسبية بين جانبي القماش. أي أن أحد جوانب القماش يمتص بخار الماء المتبخر على سطح الجلد ، ثم ينتقل بخار الماء بواسطة الألياف إلى الجانب الآخر من القماش لتفريق المسام الموجودة داخل يلعب الغزل والنسيج أيضًا دورًا معينًا في انتشار بخار الماء.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على الراحة المبللة لأقمشة الملابس هي: خصائص ألياف النسيج (نوع الألياف ، ودقتها ، وخصائص السطح) ، وخصائص الغزل (هيكل الغزل) ، وخصائص نسيج النسيج (بنية النسيج ، والسماكة ، والكثافة ، وما إلى ذلك). بشكل عام ، النسيج ذو السماكة الرقيقة ونعومة خيوط الألياف الصغيرة والمسامية الكبيرة تتمتع بامتصاص جيد للرطوبة وأداء تشتت الرطوبة ؛ يعد امتصاص الرطوبة بالألياف الطبيعية وتشتت الرطوبة أفضل من الألياف الاصطناعية.

يمكن اختبار أداء نقل الحرارة وامتصاص الرطوبة للنسيج معًا ، ويمكن الرجوع إلى المعيار ISO 11092 ، وأداة الاختبار هي TF129 التعرق حراسة، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا اختبار نفاذية الرطوبة بشكل منفصل ، والذي يمكن الرجوع إليه بمعيار ASTM E96 ، وأداة الاختبار هي TF165B جهاز اختبار نفاذية بخار الماء.

قابلية تنفس أقمشة الملابس المتعلقة بتوازن حرارة الإنسان

القابلية للتهوية هي عامل مهم آخر يؤثر على راحة ارتداء أقمشة الملابس. أظهرت دراسة أنه عندما تتجاوز كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء داخل الثوب 0.08٪ وتتجاوز رطوبة بخار الماء 60٪ ، سيشعر جسم الإنسان بالحرارة والرطوبة ، وسيشعر الناس بالتهيج. من منظور النظافة ، فإن أقمشة الملابس ذات درجة معينة من التهوية تساعد على تبادل الغازات داخل النسيج وخارجه ، وهو أمر مفيد لعملية التمثيل الغذائي لجلد الإنسان.

بشكل عام ، تتطلب الملابس المقاومة للبرودة تهوية صغيرة للمواد ، حتى لا تبدد حرارة الجسم بسرعة كبيرة ، لتحقيق يوم بارد. يتطلب الثوب المضاد للحرارة تهوية جيدة لتسريع تبديد حرارة الجسم ، بحيث يكون الناس في حالة توازن الحرارة والرطوبة ، في حالة مريحة ومرضية.

تؤثر العديد من العوامل على الراحة الحرارية والرطبة لأقمشة الملابس ، والتي يجب أن تأخذ في الاعتبار عوامل مثل الألياف والغزل وبنية شكل النسيج ، بالنسبة للمواسم المختلفة ، يجب اعتبار الاستخدامات المختلفة لأقمشة الملابس عوامل مختلفة أيضًا. على سبيل المثال ، يتطلب اختيار أقمشة الملابس الداخلية مريحة ودافئة ، من بين مجموعة من العوامل ، يجب أن يتم اختيارها من منتجات القطن والصوف والحرير. يتطلب اختيار أقمشة ملابس الشتاء الخارجية جميلة وعملية ودافئة ، لذا يجب استخدام أقمشة من الصوف الخالص والصوف والقطن والصوف والألياف الكيماوية المخلوطة أو السميكة. يجب اختيار الأقمشة الخارجية الصيفية من أجل الراحة ، والرائعة ، والتنفس ، والستارة الجيدة ، وينبغي اختيار الستارة من القطن والكتان والحرير وغيرها من المواد الخام عالية العد الغزل ، ومتطلبات المنتج خفيفة ورقيقة.