Igloos的工作原理:Catenoids,Crystal Structures和61度熔点

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Anonim

任何一个小学的孩子都可以告诉你,冰屋是由因纽特人部落的压实雪和冰制成的勺形房屋。他们可能不太能描述的是为什么冰屋在紧凑,隔热的避难所中工作得如此之好。问孩子这个问题,他可能只是去玩PS4或报名参加奥巴马医改,或其他什么。这是可以理解的,因为这里发挥的力量不仅仅是热和冷。它比这更复杂。

雪 - 像液体的前身,水 - 展现出一些惊人的特征。其中一个特点是雪是一种令人难以置信的绝缘体。这就是为什么如此多的动物,如熊,浣熊和臭鼬发现使用雪来建造他们爬进来进入冬眠的避难所是有用的。

虽然它实际上是冷冻的,但很大一部分 - 在90%到95%之间 - 的雪只是空气中的小冰晶。空气不能很好地循环,所以热量很好地被困在一个紧凑的,大部分封闭的空间内。那么冰屋怎么样?是什么让冰屋如此善于提供避难所 智人(Homo sapiens) ?

传统的因纽特冰屋因其结构而起作用。它们是catenoids,这意味着它们被完美地优化以缓解结构张力。这很重要,因为我们许多人都知道,雪并不总是一种超稳定的建筑材料。即使在紧凑的状态下,随着温度的上升和下降,雪也会随着时间而变化。当压力推动结构时,你需要一些不会弯曲的东西,并且一个悬链确保那些压力被压向圆顶的侧面而不是通过天花板的中间。

理想情况下,冰屋的整个墙壁都具有均匀的厚度和密度。使用最好的雪可能会被足够的风所吹,使其紧凑而坚固。想想刚刚落下的雪和几天前的雪之间的区别 - 前者是细粉末,而后者是嘎吱嘎吱的,可以包装成不同的形状和块。以正确方式建造的冰屋通常由以向上螺旋形堆叠在一起的各个块组成。它们应该保持直立并相互靠在一起,而不需要任何额外的支撑结构。如果你可以站在屋顶上而没有天花板洞穴,你就建造了一个很好的冰屋。

许多冰屋还设有一个隧道入口通道,可以减少热量损失并防止风进入。厚厚的动物皮毛可以提供非常好的门

最棒的是,冰屋住宿 暖 。虽然室外的平均温度可以低于冰点几十度,但是冰屋的内部可以仅通过体温加热,并提供从19华氏度到高达61华氏度的内部气候。

这是因为热空气上升而冷空气下沉。任何冰屋的关键是在里面创造一个倾斜,允许多余的冷空气下沉并向与入口连接的隔离部分移动,而内部的其余部分保持升高并被更温暖的空气包围 - 特别是睡眠区域。

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Agenzia ANSA(@agenzia_ansa)发布的照片

关于圆顶冰屋最引人注目的事情可能就是太容易建造。有足够的积雪和良好的悬链结构感,整个过程只需要更少的时间。这使得DIY方法比每晚支付200美元留在某人的Airbnb雪地建设中更加实用。

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