Dlaczego niektóre materiały są "ciepłe" a inne "zimne". Wszystkiemu winne powietrze

Zimą należy ubierać się na cebulkę. Wiedzą o tym nawet dzieci. Ale dlaczego? Dlaczego wełniany sweter jest cieplejszy od zwykłej bluzy? Dlaczego puch jest taki ciepły chociaż jest lekki? Sekretem jest odpowiednie "schwytanie" powietrza.

Tłumacząc w najprostszy sposób - przewodnictwo cieplne to proces podczas którego energia cieplna przechodzi z jednego obiektu (ciepłego) do drugiego (zimnego). W przypadku, na przykład, naszych nosów, energia cieplna produkowana przez organizm człowieka rozchodzi się w mroźnym powietrzu, a my odczuwamy to właśnie tak, że jest nam zimno w nos. Aby temu zapobiec, stosuje się izolację termiczną. Jest to zabieg, który ma na celu ograniczyć przekazywanie lub rozpraszanie ciepła pomiędzy ciałami i obiektami. Wykorzystuje się do tego materiały o niskim przewodnictwie cieplnym, czyli takie, które niechętnie "zabierają" ciepło innym obiektom.

Przykładem materiału o wysokim współczynniku przewodnictwa cieplnego jest metal. Można się o tym przekonać dotykając zimą metalowej i drewnianej poręczy. Metalowa będzie zdecydowanie zimniejsza niż drewniana. I odwrotnie - w lato ta pierwsza nagrzeje się zdecydowanie szybciej i mocniej.

Niskim przewodnictwem cieplnym cechują się natomiast gazy, w tym nasze powietrze. Jeśli uda się powstrzymać powietrze ciepłe przed wymieszaniem się z zimnym, to uzyskamy bardzo dobrą izolację termiczną. Najlepiej zrobić to "łapiąc" powietrze w małe komórki, w elastyczny materiał, który można potem na siebie założyć. Tak "uchwycone" będzie nas skutecznie izolowało od zimna. Takim materiałem jest właśnie popularna wełna, puch, czy polar.

Mimo lat badań laboratoryjnych nad nowoczesnymi materiałami, te wyżej wymienione pozostają jednymi z najcieplejszych. Dlaczego tak się dzieje? W przypadku puchu (nazwę tę stosuje się potocznie zarówno dla pierza, jak i mieszanki obu) tajemnica leży w trójwymiarowej konstrukcji pojedynczych fragmentów piórek lub puchu. Dzięki temu puch zatrzymuje w sobie powietrze. Puch ma także inne genialne właściwości. Jest stosunkowo lekki i można go mocno ścisnąć bez obawy przed zniszczeniem. Ma jednak także dużą wadę. Jest nią podatność na wodę i wilgoć. Mokry puch traci swoje właściwości izolacyjne. Cząsteczki zlepiają się i tracą swój trójwymiarowy kształt. Ponadto puch jest podatny na pleśń.

Częściowym rozwiązaniem tego problemu jest sztuczny puch. Są to poliestrowe włókna powleczone silikonem. Syntetyczny puch jest odporny na wilgoć, nie grzeje jednak tak dobrze jak ten naturalny. Jest też cięższy i mniej "kompresowalny". Wyjątkiem tutaj jest materiał znany jako Primaloft One, chętnie stosowany przez turystów i żołnierzy.

Wełna jest jeszcze popularniejszym niż puch "ciepłym" materiałem. I chociaż kojarzy się z uczuciem drapania, to nie zawsze musi tak być. Swoje dobre właściwości izolacyjne wełna zawdzięcza konstrukcji włókien. Ich łuskowatość oraz pofalowanie sprawiają, że wełna dobrze zatrzymuje powietrze. Jest też wysoce higroskopijna, czyli dobrze wchłania wilgoć (np. pot), a w odróżnieniu od puchu nie wpływa to na jej właściwości izolacyjne. Wełna grzeje nawet, gdy jest mokra.

Materiał ten wielu osobom nadal źle się kojarzy. To wszystko przez "gryzące", babcine swetry i szaliki. Rzeczywiście, owcza wełna jest dość twarda i niemiła w dotyku. Jest jednak pewien rodzaj owiec, z których otrzymuje się wełnę niezwykle cienką i delikatną. Mowa o australijskich merynosach. Z ich sierści powstaje bardzo miły dla skóry materiał, który ma wszystkie, pozytywne cechy wełny. Jest przez to chętnie wykorzystywana w bieliźnie termicznej.

Jednym z pierwszych nowoczesnych materiałów izolujących jest polar. Jest to puchata tkanina wykonana z tworzywa sztucznego. Poliestrowe włókna polaru mają podobne właściwości do wełny i skutecznie łapią w sobie powietrze. Są za to hipoalergiczne oraz nie wchłaniają wilgoci. Wg jednego z jego twórców, Aarona Feuersteina, polar miał być konkurencją dla droższej wełny. W tym celu Feuerstein zaczął sprzedawać licencję na produkcję polaru, dzięki czemu tkanina szybko zyskała na popularności.

W Polsce w latach 90. sympatię zyskały grube, workowate i bezkształtne polary. Dziś stylistyka polarów poszła naprzód, różnią się także właściwościami. Możemy nabyć wersje elastyczne, wiatroszczelne czy nawet ognioodporne. Warto pamiętać, że Polar to znak towarowy firmy Polartec. Wiele innych materiałów może mieć podobną budowę i cechy, ale zawsze inną nazwę.

Powyższe materiały mają główną, wspólną cechę. Ze względu na swoją budowę są w stanie zatrzymać w sobie powietrze, które izoluje od zimna. Tworzą efekt ubierania się na cebulkę w mikroskopijnej skali. Ponadto dobrze przepuszczają parę wodną, co pomaga odparować wilgoć z potu. Taką zdolność ma także inny rodzaj odzieży, który pomaga w zimne dni.

Bielizna termoaktywna sama w sobie nie ma na celu ogrzewania naszego ciała. Jednak w połączeniu z innymi warstwami termicznymi skutecznie się do tego przyczynia. Najważniejszym zadaniem takiej bielizny jest odprowadzanie potu od ciała na zewnątrz na dużej powierzchni, co pozwala na odparowanie wilgoci. Przez to ciało pozostaje suche nawet przy dużym wysiłku fizycznym. Dla sportowców jest to praktycznie obowiązkowy element ubrania. A suche ciało, to większy komfort termiczny.

Innym, obok wilgoci, ważnym czynnikiem wpływającym na poczucie ciepła jest wiatr. Nawet jeśli mamy najlepszy polar i najgrubszą puchową kurtkę, to nic nam po nich jeśli nie zabezpieczymy się przed wiatrem. Tutaj do gry wchodzą wszelkie "zewnętrzne" tkaniny jak nylon czy windstopper lub membrany jak gore-tex. One same w sobie nie grzeją, ale skutecznie zapobiegają wychłodzeniu przez wiatr.

Morał z tego jes prosty. Zimą nie zawsze trzeba ubierać się "grubo". Wystarczy ubrać się mądrze.