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人体散发的热量对测量环境的影响有多大?

2025-02-10 17:53:26 John Dunn 阅读:
我曾经见过这样一个环境测试室,里面“一边”安装着一排100W的灯。这些灯一直亮着,而如果再有一个人进入房间,其中一盏灯就会熄灭···

有一天,我在喝一瓶冰茶时突然发现一件事。请仔细看一下瓶子标签上的这段内容,其中提到个人每日摄入热量为2000卡路里(图1)。uUwednc

我特别去确认了一下该卡路里数值,并了解到它被认为是一个平均值,不过基本上也算是一个正确的每日卡路里摄入量数值。uUwednc

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图1:瓶子标签每天2000卡路里的标准饮食。uUwednc

如果我们查找“卡路里”这个词会发现,1卡路里等于4.184焦耳(图2)。uUwednc

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图2:搜索显示,1卡路里相当于4.184焦耳。uUwednc

如果我们每天消耗2000卡路里,相关数据如图3所示。uUwednc

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图3:以标准饮食每天2000卡路里为参考,人体的能量消耗情况。uUwednc

每天2000卡路里等于每天8368焦耳,即每秒0.096852焦耳,略低于97mW。为了方便计算,我们将其变为100mW。当然,我们处理的本身也是近似值。uUwednc

如果一个人摄入的所有热量最终都以体热的形式散发,那么一个人在环境测试室内勤奋工作时,这100mW的体热就有可能传递到正在操作的精密被测单元(UUT)上。uUwednc

我曾经见过这样一个环境测试室,里面“一边”安装着一排100W的灯。这些灯一直亮着,而如果再有一个人进入房间,其中一盏灯就会熄灭。这样做的目的是尽可能保持UUT的热环境不变。uUwednc

如果我们这样说:uUwednc

  • 每个灯泡在4*π*R²的球形区域内提供100W的功率,其中R是灯泡的径向距离
  • UUT有1平方英尺的面积接收该灯泡的热辐射
  • 人体产生的100mW大部分能量也会辐射到UUT

然后,我们可以寻找一个R的值,使得一个灯泡的100W下降1000倍,从而产生相当于人类向该UUT输出100mW的功率。uUwednc

注意到100W除以100mW等于1000,我们就可以找到灯泡周围假定球体面积达到 1000平方英尺的R值。uUwednc

其中4*π*R²=1000,我们发现R理论上是8.92英尺。uUwednc

对于所有这些粗略的近似值,您有过了解吗?这实际上只是那些灯泡相对于该室内的UUT的距离。uUwednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Calories, power dissipation, and environmental chambers,由Ricardo Xie编译)uUwednc

责编:Ricardo
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