Почему кожа не получает ожог в сауне?

Горячий сухой воздух сауны моментально нагревает кожу, но не обжигает ее. Температура воздуха в сауне близка к 100°С (212°F) — температуре кипения воды на уровне моря — и кажется вполне достаточной для того, чтобы обжечь кожу. В самом деле, попадание кипящей воды на кожу сразу бы вызвало ожог. Тем не менее сауна — это приятная и совсем неопасная гигиеническая процедура.

Причина безопасности сауны заключается в том, что заполняющий ее воздух содержит очень мало влаги. Нагревание кожи в сауне происходит из-за того, что «горячие» высокоскоростные молекулы воздуха постоянно с ней сталкиваются, передавая энергию и увеличивая температуру кожи. Однако, когда кожа нагревается, она начинает выделять пот, т.е. запускается защитный механизм тела, предназначенный для поддержания его безопасной температуры. В сухом воздухе сауны пот быстро испаряется, унося с собой теплоту. Если воздух в сауне слишком влажный, эффективность потоотделения снижается и кожа вполне может получить ожог. Аналогичный принцип соблюдается и в том случае, когда на кожу попадает кипящая вода. При довольно длительном контакте с обладающими большим запасом энергии молекулами горячей воды кожа не имеет возможности охлаждаться за счет потоотделения. Температура кожи стремительно растет, и она получает ожог.

Водяной пар и испаряющийся пот

Когда кожа холоднее воздуха сауны, содержащийся в нем водяной пар (синие стрелки) конденсируется на коже и в результате к ней подводится теплота. Если кожа получает слишком много теплоты, начинается потоотделение, пот испаряется с кожи (фиолетовые стрелки) и она охлаждается. Уравновешенность этих двух процессов защищает кожу.

Как водяной пар переносит теплоту

Стакан с горячей водой стоит рядом со стаканом с холодной водой. Горячая вода испаряется, теряя теплоту в этом фазовом переходе и высвобождая большое количество молекул водяного пара. Некоторые из них движутся туда, где концентрация водяного пара меньше — в пространство над холодной водой. При контакте с холодной водой они конденсируются. Фазовый переход из газа в жидкость обеспечивает подвод энергии к холодной воде, увеличивая ее температуру. Перенос энергии продолжается до тех пор, пока вода в стаканах не примет одинаковую температуру.

Тепловая обработка пищи в пароварке

В пароварке (рисунок вверху) пища прогревается равномерно, потому что горячий водяной пар может обволакивать ее куски со всех сторон, конденсируясь только на тех кусках, которые холоднее пара. Чем холоднее кусок, тем больше пара сконденсируется на нем, и тем быстрее он прогреется.

Как низкая влажность защищает кожу

Когда влажность в сауне низка (рисунок слева), кожа может поддерживать безопасную температуру, предохраняя себя от ожога. При низкой влажности только небольшое количество «горячих» молекул водяного пара (синие шарики) может столкнутся с кожей, сконденсироваться и передать ей теплоту. Именно поэтому кожа поглощает сравнительно мало теплоты из сухого воздуха сауны. Кгюме того, низкая влажность дает возможность коже сбрасывать избыточную теплоту при помощи потоотделения. Когда пот испаряется с поверхности кожи, улетучивающиеся молекулы водяного пара уносят с собой теплоту, что приводит к охлаждению кожи.

Как высокая влажность обжигает кожу

Если воздух в сауне слишком влажен (рисунок внизу), коже намного труднее регулировать свою температуру, и в результате она может получить ожог. При слишком высокой влажности большое количество «горячих» молекул водяного пара сталкивается с кожей, передавая ей свою энергию. Поэтому во влажной сауне кожа получает теплоту быстрее, чем в сухой. Кроме того, в более влажном воздухе пот не может испаряться так быстро, и кожа остается горячей в течение более длительного времени.