4.66. Запотевание стекол очков

Почему, когда в холодную погоду человек в очках входит в теплую комнату, на линзах образуются капельки воды? Почему капельки воды через какое-то время исчезают, даже если линзы не протереть? Где прежде всего стекла станут чистыми?

Почему линзы запотевают, когда из помещения, где поддерживается обычная комнатная температура, вы входите в парную? Зависит ли место, где начинают отпотевать линзы, от материала, из которого сделана оправа?

ОТВЕТ • В обоих примерах линзы охлаждаются соседним с ними воздухом, в результате чего понижается предел насыщения воздуха и часть водяного пара конденсируется на линзах (см. предыдущую задачу). Сконденсированная жидкость образует мелкие капельки, и линзы запотевают. Это значит, что капельки настолько меняют прозрачность линз, что изображение становится нечетким.

Когда в холодную погоду человек входит с улицы в теплую комнату, капельки воды сначала исчезают на оправе вблизи носа. Излучая тепло, нос подогревает часть оправы благодаря теплопроводности через носовые упоры или по воздуху, и путем конвекции, когда нагретый телом человека воздух поднимается вверх. Тепло затем передается линзам, нагревает их, капельки воды превращаются в пар, и линзы отпотевают.

Когда человек входит в парную, отпотевание происходит по-другому, поскольку разность температур между воздухом и линзами больше. В этом процессе нос уже не играет столь существенной роли; капельки воды, образовавшиеся на стеклах, важнее. Когда водяной пар конденсируется в жидкость, молекулы воды теряют некоторое количество энергии. В парной эта выделившаяся энергия разогревает и линзы, и оправу. Однако температура возрастает быстрее вблизи центра стекол, поскольку обычно теплопроводность оправы больше (требуется больше энергии, чтобы ее температура увеличилась). Другой источник поступающего на стекла тепла — конвекция горячего воздуха парной вдоль стекол очков.

Если бы линзы были плоскими, отпотевание начиналось бы в центре и постепенно распространялось бы к оправе. Выпуклые линзы лучше обдуваются воздухом, что ускоряет отпотевание в центре. Центр вогнутых линз хуже обдувается теплым воздухом и поэтому нагревается медленнее. Если линзы вогнуты очень сильно, отпотевание может начаться и вблизи оправы, несмотря на ее большую теплопроводность.