Termofolie - záchrana života nebo placebo?

V lékárničce či kápézetce nosíme takzvanou termofolii, což je polyetylenová plachta tlustá pár desítek mikronů a na tom vrstva pár mikronů hliníku, ty dražší jsou z jedné strany barevné, třeba zlaté či oranžové, pro vojáky zelené. Je fakt rozumné do toho zabalit proti prostydnutí buď zraněného, nebo sebe při bivaku. Ale jak to vlastně funguje?

Možná jsme to už někde a někdy slyšeli. Tedy pokud jsme navštěvovali školu takovou, že se tam byla fyzika a nakousla se tam termodynamika, tak jsme to možná slyšeli tam. Ale tenkrát to asi šlo jedním uchem dovnitř a druhým ven.

Tedy Stefan-Boltzmannův zákon:

intenzita vyzařování roste se čtvrtou mocninou termodynamické teploty zářícího tělesa, I=ε*σ*T4

I je intenzita vyzařování čtverečného metru (W*m−2)

ε je emisivita povrchu (bezrozměrné číslo), pro absolutně černé těleso je to 1, pro „šedé“ těleso je to cokoli mezi nulou a jedničkou a pro zrcadlo je to (teoretická) nula.

σ je stefan-boltzmannova konstanta, σ = 5,69 . 10-8 (W*m-2*K-4)

T je termodynamická teplota (K)

Pro tělesnou teplotu zdravého člověka bez nějaké desetinky 37°C (310K) je tedy vyzařování metru čtverečného absolutně černého tělesa nějakých 524 Wattů.

Na internetech lze dohledat tabulky pro emisivitu pro infračervené záření (= tepelné) různých látek, od leštěných ušlechtilých kovů (až 0,02 pro zlato) přes bavlněnou a hedvábnou látku (0,78) a beton (0,94) po lidskou pokožku a vodu (0,98). Velmi důležitá je poznámka, že emisivitě odpovídá pohltivost, že to prostě funguje stejně oběma směry.

Pak potřebujeme i nějak znát povrch pokožky jednoho kusu lidského těla, pro dospělého člověka se zpravidla udává 1,6 až 1,8 čtverečného metru. Ale ono nám to tělo nesálá do prostoru celým povrchem, třeba podpaždím, mezi stehny, mezi půlkami zadku, v sevřené pěsti a tak dále. Dejme tomu jeden čtverečný metr je takový rozumný odhad pro nahatého člověka soupaž sounož, který právě vylezl z vyhřáté postele na plaňkový rošt na studenou chodbu, kde je absolutní nula a vakuum. Ten začne okamžitě ztrácet zhruba půl kilowattu (pomiňme, že kromě toho během několika málo vteřin zahyne zvlášť trýznivou smrtí).

Co však s člověkem v reálných podmínkách, s člověkem, kterému je zima, má na (prostydlých) nohou boty, má (dlouhé) kalhoty a na těle tričko (a taky mikinu a na hlavě vlasy a čepici, to si tak turista s sebou na výlet obvykle bere). To znamená, že teplo utíká vedením skrz oblečení a je odebíráno větrem (prouděním), a oblečení má na vnějším povrchu teplotu jen o trochu vyšší, než je teplota vzduchu. Do toho mrholí nebo dokonce leje a oblečení je jak na potvoru vlhké nebo dokonce mokré (a to, jak se na těle suší, tak ještě voda měnící se na páru odebírá skupenské teplo voda-pára). Všude okolo je temný les, teplota někde okolo nuly, okolí plné kamení (ε=0,90-0,95), dřeva (0,90), další organiky (0,98) a vody (0,98) sálá (průměrná emisivita dejmetomu 0,95) při nule na turistu asi třemi stovkami wattů), a turista povrchem svého vlhkého oblečení (ε dejmetomu 0,95) o pár stupňů teplejším (o kolik? O tři stupně?) sálá do svého okolí asi 310 watty. Ergo ztráta sáláním asi 10 wattů. Nebo víc? Kolik je asi stupňů na povrchu mikiny oblečené na turistovi, který drkotá zuby? Kdo ví? Ano, záchranáři občas najdou promrzlé dítě nebo promrzlého zbloudilého důchodce termokamerou, ale termokameře stačí pár stupňů proti pozadí.

Nějaké uvedení do kontextu: člověk pohodlně a klidně spící v teplé posteli prý „topí do prostoru“ 70 watty. Kráva či kůň ve stáji topí půlkou kilowattu.

Další kontext: zdravý člověk (prý) vypotí během nočního spánku litr potu. Když je na dolní hranici tepelného komfortu, tak asi přiměřeně méně. Kolik? Půl litru? Skupenské teplo voda-pára je 2257 kJ/kg. Ergo vypotí-li člověk během deseti hodin půllitr potu, který se odpaří, ztratí 1128 kJ a ztrácí toto teplo stálým výkonem 31 wattů. To se nezdá jako nijak moc, ale sáhněte si na třicetiwattovou edisonku, máte-ji ji stále ještě v lampičce na čtení. A podobný příkon mají vyhřívané sedačky nebo potahy na sedadla v autě, a jak je to v zimě příjemné! Rada "proti prostydnutí je nejlepší si vlézt po krk do igelitového pytle" dává najednou logický smysl.

Kontroverzní odpařovací bariéra co nejblíže tělu najednou dává smysl dvakrát, chrání spacák před propocením (a ztrátou izolačních schopností) a navíc sama hřeje (neztrácíme skupenské teplo potu).

Sen exaktního vědátora: bylo by úplně super udělat pokus. Nejlépe dvojnásobně slepý, jako se dělá v medicíně při zkoumání účinnosti léků. Vzít takhle někdy v listopadu jednovaječná dvojčata, stejně je obléci, podrobit je stejné tůře končící v zmoklém lese, dát jim identicky najíst, vzít pozorovatele, dvojčatům i pozorovateli zavázat oči, a jedno z dvojčat zabalit do folie postříbřené a druhé dvojče do folie nepostříbřené a pozorovatele nechat vyhodnotit, které z dvojčat celou noc více nadává na děsnou zimu. Mohli bychom je osadit i nějakými teplotními čidly a mohli bychom je online odečítat a dělat krásné grafy. Jak z toho smysluplně dostat watty nebo nějaké číslo vůbec, to jsem zatím nevykoumal.

Naštěstí je zde stavebnictví, které pracuje při podobných teplotách jako bivakující turista, kde se pokovené folie nebo dokonce hliníkové folie docela používají, a kde se experimenty provádějí snadněji. Dokonce se materiály zkouší a certifikují. Například izolační PIR desky pro izolaci podlah a střech odvětraných i neodvětraných se dodávají v úpravě "holé" a v úpravě jednostranně či oboustranně "kašírované" (potažené alu folií). Pokud by měla folie podstatný význam tepelně-izolační, jistě by se výrobci a prodejci chlubili "lambdou" (součinitel tepelné vodivosti, kde by se nerozpakovali zohlednit i sálání) různou pro desky (stejné třídy pevnosti, objemové hmotnosti pěny a stejného výrobce) pro kašírované a nekašírované. Nechlubí se, v certifikátech různá lambda není. Dokonce v prospektech charakterizují hliníkovou folii jako "parotěsnou" (tedy bránící ztrátám prouděním). V diskusi na lezci.cz jsem byl odkázán na jakýsi článek, který odkazoval na jakýsi experiment na Ústavu techniky prostředí ČVUT, kdy byl vliv "termoreflexní" folie oproti folii obyčejné polyetylenová mezi polystyrenem a plovoucí deskou vytápěné podlahy vyhodnocen nižší než nejistota měření.

VIDEO: k podchlazení často dochází po zranění nebo ztrátě orientace v terénu. Horolezecký oddíl Humanita Praha proto trénuje záchranné práce vlatními silami:

No a abychom neztratili krok s duchem doby: Budeme-li věřit volně dostupné umělé inteligenci, tak ta tvrdí, že oblečený člověk ztrácí sáláním 60-90 wattů. Kde to vzala, to věru netuším. Asi to našla na internetech. Tam se, pane, dají najít věci!

Krucihiml, další otázka: koupili jsme si v outdoorovém supermarketu tenoučkou podložku na spaní, takzvanou alumatku (málo milimetrů pěny s jednostrannou hliníkovou folií). Kterou stranou nahoru? Je to úplně jedno! Tedy bude-li zem suchá. Bude-li mokro, potom bychom při podezření na nasákavost tenké pěny mohli s úspěchem využít vodotěsnosti hliníkové folie. To, že outdooroví výrobci říkají něco jiného, není v zásadě nepodobné tomu, kdy lékárníci prodávají potravinové doplňky. Tedy, není to tak hrozné, lékárník je zpravidla ve svém oboru študovaný, naproti tomu to, že je nějak mimořádně vzdělán v oboru termodynamiky prodavač někde mezi pohorkami a spacáky jistě není vyloučeno, ale pravidlem to rozhodně není.

Závěr

Folie placebo určitě není, pokovení placebo pravděpodobně je. Určitě je rozumné je mít něco s sebou a do toho se pořádně zabalit (aby nám nebral vítr teplo), zachumlat, pořádně se v tom zapařit (neztrácet skupenské teplo potu a vlhkého oblečení). Něco, co moc neváží, a co se vejde do kapsy, co v té kapse vydrží funkční měsíce a roky, rozložené je přiměřeně velké a je to zabalené tak, že se to v batohu hned neprošoupe. Jestli postříbření folie přináší nějaký zásadní energetický bonus proti pytli na odpadky nebo malířské mikroténové plachtě, na to jsem zatím neprůstřelnou odpověď nenalezl, ale moje stanovisko je skeptické. Rozhodně nám pokovení folie nijak neublíží, navíc tím můžeme ráno perfektně oslnit pilota přistávajícího vrtulníku, ale jestli opravdu nějak podstatně pomůže s tepelnou pohodou… Kdo ví? Odpověď typu "tak se to dělá podle metodického pokynu", "vždycky se to tak dělalo", "bylo to v české filmové komedii Na horách (dolů po vrstevnici!)", "v Gemüse corner kebab taky balí dürüm do alobalu a vědí co dělají", "slévači a hasiči mají také stříbrné oblečení" a podobné považuji za neodpovědi.

Ale pozor, v několika případech je pokovená folie naprosto perfektní a neocenitelná. A to třeba v případě, že máme sirky (nebo zapalovač nebo křesadlo či snad použijeme před západem slunce brýle na čtení) a podaří se nám rozdělat oheň (k zapálení použijeme třeba utržený kousek folie). Když folii roztáhneme za sebou tak, že bude odrážet sálání ohně, nebude nám u táboráku tolik mrznout cemr (čili bedra a nehrozí nám pečbuřtský hexenšůs). Nebo když dojde k nouzové situaci někde, kde pálí slunce a není žádný stín. A asi najdeme nějaký fyzikální smysl i u postříbřeného vnitřního stanu a vnitřního povrchu tropika stanu, kdy je v mezivrstvě vzduch a nějaké sálání aspoň teoreticky může nastat.