2012-08-14[n年前へ]
■「自転車を漕ぐ」と涼しくなる？それとも暑くなる!? 
真夏日が続くと、体にまとわりつく暑さを吹き飛ばしすやり方を知りたくなります。そこで「うちわの効果を検証 体温は涼風で低下か、それともあおぐ労力で上昇か」という記事を読みました。
暑い日にうちわで風を送ることに意味はあるのか。結局、あおぐことで体温が上昇するだけではないのか。
…人間が生産するエネルギーは約100ワットだ。うちわをあおげば、約１ワットがこれに加わるかもしれないが、体の周辺の空気の速度が大幅に増すことで、ヒートロスは倍増し得る。1％の努力で、2倍の涼しさを得られる可能性があるのだ。皮膚の周りの空気が（汗が蒸発できるくらい）湿度が低かったり、あるいは、体温よりも温度が低ければ、ほんの少しの風が吹くだけで少し心地良く涼しくなることってあるよなぁと思いつつ、（真夏日に自転車を漕ぎながら）「自転車を漕ぐ」と涼しくなるか？それとも暑くなるか…というパズルを考えたくなりました。
「うちわの効果を検証 体温は涼風で低下か、それともあおぐ労力で上昇か」
自転車を漕ぎ始めると、体に風が吹き付けてきて、そして涼しくなります。ほんの少し速度を上げると、体を冷やす風速も増して、もっと涼しくなります。
それでは、さらに自転車を速く漕いでいけば、もっともっと涼しくなるものでしょうか？…残念ながら、そういうわけにはいきそうにありません。
自転車を漕ぐとき、速度が遅くないのなら、自転車を漕ぐエネルギーはほとんど空気抵抗に抗（あらが）うために使われます。自転車で走る速度（と体のサイズ）を考えると、レイノルズ数は十分に大きく体の周りには乱流が発生し・空気抵抗係数は一定になります。その結果、空気抵抗は速度の２乗に比例します。（レイノルズ数が小さければ、空気抵抗係数は速度に反比例するため、空気抵抗は速度の１乗に比例します）
空気抵抗が速度の２乗に比例するということは、空気抵抗を受けながら自転車を漕ぐのに使われる仕事率（時間あたりに使われるエネルギー）は速度の３乗に比例することになります。つまり、自転車を走らせる速度の３乗に比例する「熱」が（自転車を漕ぐ）体の中で発生することになります。
次は、その熱を発する体を冷やす「放熱」について考えてみます。汗の影響を考えない場合、そして体温より気温が低い場合、体から周りの空気への放熱量は体温と気温の温度差に比例します。その比例係数は、速度（レイノルズ数）のn乗に比例する関数になりますが、nは大きくても1未満です（体と接することができる空気は、乱流が発生しないという最大限の場合でも、速度の１乗に比例しますから）。つまり、放熱量は速度の0.△乗に比例する程度の量になります。
汗の影響、つまり汗が気化することで皮膚から奪う熱量も、その熱量の上限は（湿度が高くて汗が気化しないということがない限りは）汗が気化する先である「皮膚に接する空気の体積」に比例しますから、汗の影響も速度（レイノルズ数）のn乗に比例します。結局のところ、汗の影響を考えたとしても、放熱量は速度の0.△乗に比例する量になるわけです。
自転車を漕ぐことで発する熱量は「速度の３乗に比例する」もので、そして、体から奪われる熱量は「速度の１乗未満に比例する」となると、自転車を漕ぐ速度を速くしていくと体内で発生する熱を放熱できなくなり・体がアッチッチになってしまう＝全然涼しくない…というわけです。
自転車は「漕げば漕ぐほど涼しくなるわけではない」ようです。暑い日に、近くの街まで自転車を漕ぐ溶きはゆっくりゆっくり漕いでみるのが、一番暑くならない自転車の漕ぎ方かもしれません。
」など。