Näin löyly toimii

Kysyjä:
Teoriassahan höyrystäminen vaatii energiaa ja nesteen kaasuuntuessa tilavuus kasvaa, joten myös paine kasvaa. Tuloksena on siis vesihöyrystä kyllästetty ilma, jonka hetkellinen paine saunatilassa on normaalia suurempi. Paine taas mahdollistaa sen, että vesihöyryn lämpötila voi olla yli sadan asteen.

Vastaus:
Vesihöyrynlämpötila voi olla ihan mitä vaan 100 asteen yläpuolella, paineesta riippumatta! Nestemäisenä vesi ei pysy 100 asteen yläpuolella muuten kuin paineen alla, siksi on olemassa painekattiloita. Huom, sauna harvoin rakennetaan painekattilaksi, joten paineenmuutokset saunassa ovat aivan minimaalisia. Hetkellinen paineennouseminen ilmenee parhaimmillaan saunan oven aukeamisena kun löylyä heitetään.

Kysyjä:
Saunassa "hikoilu" taas on enemmänkin kondensiovettä, joka kertyy iholle kun yllättävän viileä iho kohtaa lämpimämpää vesihöyryä. Ihon lämpötila ei voi kovin paljoa nousta, ei ainakaan lähellekkään sataa, sillä muuten sitä kärventyisi niinkuin rapu kattilassa. Niinpä sen kuuman vesihöyryn ja ihon välissä on oltava jonkinlainen "ilmapatja", joka taas saa paineensa ihmisestä(?), kun hikoiluttaa (vaikka suuri osa iholle kertyneestä vedestä onkin peräisin siitä ilmasta, niin osa on ihan aitoa hikeä). Kun paine + vesihöyry sitten tulee lähemäs ihoa niin se tuntuu kuumemmalta.

Vastaus:
Vesihöyryn kondensoituessa nestemäiseksi vapautuu mahdottomasti lämpöä, ja tämän lämmön johtuminen ihoon tuntuu iholla kuumalta. Ilman ja ihon välinen lämmönsiirto on kuitenkin sen verran hidasta (mm. siksi, että kiinteän pinnan ja kaasufaasin välillä on aina laminaarinen kerros, jossa sekoittuminen on hidasta - eli tavallaan "ilmapatja", mutta tämä ei ole minkään paineilmiön aikaansaama ilmapatja. Kuumalle keittolevylle tiputettu vesipisara jää pitkäksi aikaa levylle pyörimään, kun siitä höyrystyvä vesi muodostaa ilmapatjan sen alle, mutta ihon pinnalla oleva ilmakerros on eri asia - tarkoitit ehkä tätä sillä ilmapatjan paineensaannilla? Tämän laminaarisen kerroksen rikkominen esim. puhaltamalla parantaa lämmönsiirtoa - siksi tietokoneen prosessorien siileissäkin on puhaltimet, ja siksi löylyssä puhaltaminen tuntuu kuumalta.), että kondensoitumista tapahtuu tosi vähän (hikeä se siis enimmäkseen on siinä iholla). Kondensoitumista tapahtuu lähinnä silloin, kun sauna on kylmä, eikä heitetty löyty pysy kaasumaisena vaan pyrkii kondensoitumaan. Tällöin voi ilmassa näkyä ihan sumuakin, ja löyly tuntuu polttelevalta. Todella polttelevalta!

Se, mitä tapahtuu saunan ilman lämpötilalle löylyä heitettäessä...? Itsekin olen kuullut huhun lämpötilan laskemisesta (vaiko lukiko niin peräti peruskoulun fysiikankirjassa?) mutten näe, miten niin voisi käydä. Höyryn lämpötila on yli sata astetta, kun taas saunan ilman lämpötila on yleensä alle sen, eli se voi silloin vain lämmetä. Höyryn kondensoituessa se vapauttaa lämpöä, ja johonkin sen lämmön on mentävä - osin saunan seiniin, osin ilmaan - eli taas se voi vain lämmetä.

On kuitenkin muistettava, ettei sauna ole ilmatiivis. Aina kun heität litran vettä kiukaalle, syntyy yli puolitoista kuutiometriä (!) höyryä. Tämä höyry ei todellakaan jää saunan ilmaan, vaan ajan myötä joko kulkeutuu pois tai kondensoituu. Ja ulkoa tuleva korvaava ilma on yleensä kylmää.

Kysyjä:
Entäs sitten kun ajatellaan, että ihmisen vesipitoisuus on noin 70%. Maalaisjärjellä ajateltuna ihminen ei voi hikoilla uidessa, koska vesi on 100% vettä, joten nestettäkään ei kehosta poistu. Tästä päästään taas ajatukseen, että mitä jos saunan kosteusprosentti on yli ihmisen vastaavan niin miten päin se vesi siirtyy?

Vastaus:
Kyllä kosteassakin saunassa nestehukka tulee. Ihon hikirauhaset erittävät hikeä silloin kun on kuuma. Hien tarkoitus on haihtua ja siten viilentää, mutta jos se ei pysty haihtumaan (esim. ympäröivän ilman kosteusprosentin vuoksi), se vaan jää iholle valumaan, mutta sitä eritetään silti.


Vastaajana toimi kemian diplomi-insinööri, Antti J. Niskanen