Sollten Sie an heißen Tagen Weiß oder Schwarz tragen? Hier's die Daten

Sollten Sie im Sommer Weiß oder Schwarz tragen? Oder die andere brennende Modefrage: Ist es OK, nach dem Labor Day Weiß zu tragen? Oh, warten Sie, diese Frage ist wirklich nicht wichtig. Kommen wir zurück zur Sommerfrage.

Es gibt zwei Antworten auf die Frage nach schwarzer oder weißer Kleidung.

1. Tragen Sie Weiß. Ein weißer Gegenstand ist weiß, weil er weißes Licht reflektiert, und weißes Licht ist eine Kombination aus allen sichtbaren Farben. Das bedeutet, dass ein weißes Hemd (oder eine weiße Hose) das meiste Licht reflektieren wird und nicht heiß wird. Einfach, oder?

2. Tragen Sie Schwarz. Aber halt! Was ist mit den Beduinen in den Wüstenregionen Nordafrikas? Sie tragen oft schwarze Kleidung, und dort ist es super heiß. Es scheint, als würden sie Schwarz nur tragen, wenn es einen Vorteil gibt. Vielleicht verhindert die schwarze Kleidung, dass die Körperwärme auf den Menschen zurückreflektiert wird – so bleibt der Körper kühler als ein weißes Outfit.

OK. Lassen Sie uns klarstellen. Diese Schwarz-gegen-Weiß-Kleidung ist nicht gerade eine ausgemachte Sache. Leute studieren dieses Zeug tatsächlich – hier ist ein Artikel aus Nature, der 1980 veröffentlicht wurde: „Why do Bedouins wear black robes in hot deserts?“. Bei der Kleidung der Beduinen gibt es eindeutig mehrere Situationen zu berücksichtigen. Aber was ist mit alltäglicheren Kleidungsstücken, wie einem T-Shirt? Sollten Sie an einem warmen Sommertag ein schwarzes oder ein weißes T-Shirt tragen?

Das erste, was zu beachten ist: Wird ein schwarzes T-Shirt heißer als ein weißes? Dieser Frage kann ich mit einer Infrarotkamera nachgehen. Sie sehen, alles gibt Licht (elektromagnetische Strahlung) ab. Einige superheiße Dinge (wie der Glühfaden einer Glühbirne oder ein Herdbrenner) sind so heiß, dass diese emittierte EM-Strahlung im sichtbaren Spektrum liegt, und wir sie sehen können. Bei den meisten anderen Objekten hat das emittierte Licht eine Wellenlänge, die es außerhalb des sichtbaren Bereichs liegen lässt. Der größte Teil dieses Lichts fällt in den Infrarotbereich.

Mit einer speziellen Kamera erkennt ein Sensor die Infrarotstrahlung und bestimmt daraus die Temperatur des Objekts (zum größten Teil).

So machen wir es. Hier sind ein paar Hemden, die im Sonnenlicht hängen.

Nun zu einem Infrarotbild. Hinweis: Dies ist ein Falschfarbenbild. Da wir infrarotes Licht nicht wirklich sehen können, entsprechen die verschiedenen Farben in diesem Bild den verschiedenen Wellenlängen im IR-Bereich.

Aus diesem Bild kann ich die Temperatur der Hemden ermitteln. OK, technisch gesehen gibt es ein kleines Problem beim Messen der Temperatur, aber darauf werde ich gleich eingehen. Das schwarze T-Shirt auf der rechten Seite maß 131,0 Fahrenheit und das weiße auf der linken Seite 111,8. Ja, es ist klar, dass das schwarze T-Shirt heißer war. Ansonsten gab es keine wirklichen Überraschungen.

Aber kommen Sie. Das wussten Sie doch schon. Tatsächlich können Sie sogar Ihr eigenes Experiment durchführen. Nehmen Sie etwas Papier – ein weißes und ein schwarzes Stück. Legen Sie sie draußen in das gleiche Sonnenlicht. Sie müssen nur ein paar Minuten warten, bevor Sie sie in die Hand nehmen, um festzustellen, dass das schwarze Papier heißer ist.

Nun zur zweiten Frage. Reflektiert ein weißes T-Shirt die Wärmestrahlung von Ihrem Körper zurück zu Ihrem Körper, um Sie zu erwärmen? Die Antwort lautet: Ja. Vielleicht sollte die Frage lauten: Reflektiert Weiß MEHR Wärmestrahlung als schwarze Kleidung (ich setze Wärmestrahlung und Infrarotlicht gleich – das ist dasselbe). Ist ein weißes Hemd „infrarotweiß“? Reflektiert es mehr Infrarotstrahlung als ein schwarzes Hemd?

Wie wäre es mit einem anderen Test. Um das Infrarot-Reflexionsvermögen (kein richtiger Begriff) von verschiedenen Hemden zu messen, habe ich folgendes Experiment aufgebaut. Es gibt ein heißes (aber nicht zu heißes) Bügeleisen, mit dem Sie Ihre Kleidung knitterfrei machen können. Dies ist meine Infrarotquelle. Ich habe sie in einer Ecke platziert, so dass meine Infrarotkamera sie nicht sehen konnte. Dann habe ich verschiedene Objekte vor die Kamera gestellt, um zu sehen, wie sie dieses Infrarotlicht reflektieren.

Lassen Sie uns mit etwas Lustigem beginnen. Hier ist ein Kachelbrett. Es ist das gleiche Material, aus dem die Whiteboards in den Klassenzimmern gemacht sind. Was passiert, wenn infrarotes Licht auf sie trifft? Das passiert.

Dies ist ein zusammengesetztes Bild (falls Sie es nicht erkennen konnten). Die Infrarotkamera, die ich verwende (die FLIR One), hat sowohl eine Kamera für sichtbares Licht als auch eine IR-Kamera. Ich habe einen Teil des sichtbaren Bildes herausgeschnitten und auf das IR-Bild gelegt, damit deutlicher wird, was Sie sehen. Der wichtige Teil ist der helle Fleck in der Mitte der Platine. Das ist eine Reflexion des Bügeleisens. Oh, Sie wollen auch das Bügeleisen sehen? Hier ist es.

Erkennen Sie die Reflexion auf dem Boden? Das liegt daran, dass mein glatter Küchenboden Infrarotlicht reflektiert, und Sie können mit der Kamera ein Bild sehen. Ja, das ist großartig.

Was ist mit einem weißen T-Shirt?

Kein Fleck. Es reflektiert nicht viel Infrarot. Was ist mit einem schwarzen Hemd? Es sieht im Infrarot so ziemlich gleich aus.

So, obwohl die beiden T-Shirts für menschliche Augen unterschiedlich aussehen (im sichtbaren Lichtbereich), sind sie im Infrarotbereich ziemlich gleich. Damit ist die zweite Frage nach der Kleidung so gut wie beantwortet. Reflektiert Weiß mehr Infrarotstrahlung auf Ihren Körper zurück? Nö. Nur weil es weiß ist, ist es nicht „infrarot-reflektierend“.

Wissen Sie, was sehr infrarot-reflektierend ist? Weltraumdecken – diese glänzenden Mylar-Decken, die man in einem Notfall benutzen kann. Wissen Sie, was noch einen Unterschied macht? Wasser. Hier, sehen Sie sich das an. Dies ist ein Bild eines T-Shirts mit etwas Wasser darauf neben einem Stück Mylar.

Das dunklere Zeug auf dem T-Shirt ist nur ein winziges bisschen Wasser. Wenn das Wasser einen Phasenübergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas macht, nimmt es Energie auf. Diese Energie kommt aus dem Rest des flüssigen Wassers und verursacht einen Temperaturabfall. Das ist genau der Grund, warum wir Menschen schwitzen – wir kühlen uns durch den Verdunstungsprozess ab. Sehen Sie sich auch das Mylar auf der rechten Seite an. Es sieht anders aus, weil es sowohl das sichtbare Licht als auch die Infrarotstrahlung reflektiert. Das macht es ziemlich schwierig, die Temperatur mit einer Infrarotkamera zu messen, weil man eher reflektiertes als emittiertes Licht sieht.

Jetzt ist es an der Zeit, das Problem der Emission und Reflexion zu diskutieren. In der Welt der Infrarotkameras können verschiedene Materialien einen unterschiedlichen Emissionsgrad haben. Der Emissionsgrad eines Objekts kann einen Wert zwischen 0 und 1 haben. Wenn ein Objekt nur infrarotes Licht abstrahlt und es überhaupt nicht reflektiert, wäre das ein Emissionsgrad von 1. Etwas, das nur infrarotes Licht reflektiert, hätte einen Emissionsgrad von Null.

Die T-Shirts (sowohl das schwarze als auch das weiße) haben einen Emissionsgrad, der sehr nahe bei 1 liegt – sie reflektieren nicht wirklich viel infrarote Strahlung. Aber das Mylar hat einen Emissionsgrad nahe Null.

Damit ist die Frage eigentlich schon beantwortet. In den meisten Fällen sieht weiße Kleidung im Infrarotspektrum genauso aus wie schwarze Kleidung. Sie reflektieren beide ungefähr die gleiche Menge an Wärmestrahlung. Das bedeutet, dass Sie mit weißer Kleidung besser dran sind, da sie nicht so viel sichtbares Licht absorbiert. Aber halt! Könnte es einen Sonderfall geben, in dem Schwarz besser ist?

Lassen Sie uns zu der schwarzen Kleidung der Beduinen zurückkehren. Was ist hier los? Nun, beim Heizen und Kühlen gibt es mehr als nur die Farbe der Kleidung. Was ist mit der Verdunstung? Was ist mit Wind? Ein möglicher Grund für die schwarze Kleidung ist eine Art Schornsteineffekt. Die Idee ist, dass die schwarze Kleidung den Raum zwischen dem Stoff und dem Menschen erwärmt, um einen nach oben gerichteten Luftstrom zu fördern (wie ein Schornstein). Dieser Luftstrom trägt zur Abkühlung des Menschen bei. Aber vielleicht sehen Sie das Problem. Sie müssen einen Luftraum zwischen dem Stoff und der Haut haben. Ich weiß nicht, wie es Ihnen geht, aber meine Hemden sind nicht so locker. Ich vermute, dass es nur wenige Menschen gibt, die Kleidung nach Art der Beduinen tragen – aber für diese Menschen sollten Sie vielleicht bei Schwarz bleiben.

Aber warten Sie! Da ist noch mehr! Es gibt so viele Variablen in dieser Frage von schwarzer und weißer Kleidung, dass dies ein großartiger Ausgangspunkt für ein Experiment auf einem Jahrmarkt sein könnte (Sie wissen schon … für Kinder). Ich will ehrlich sein, ich bin nicht so scharf auf Wissenschaftsmessen im Allgemeinen, aber wenn Sie ein Projekt machen wollen, scheint dies eine großartige Sache zu sein, die man untersuchen kann. Hier sind einige Ideen für den Anfang.

• Datenerfassung: Wenn Sie sich eine Infrarotkamera besorgen (sie sind sehr nützlich), können Sie einige großartige Daten sammeln. Wenn Sie keine IR-Kamera haben, können Sie immer noch aussagekräftige Daten sammeln, indem Sie einige kleine Temperatursensoren verwenden.
• Werden verschiedene Arten von Kleidungsmaterial Infrarotlicht unterschiedlich reflektieren? Was ist mit diesen „atmungsaktiven“ Hemden? Was ist mit anderen Materialien wie Seide?
• Messen Sie mit einer Gruppe von Personen die Körpertemperatur mit lockerer und enger Kleidung.
• Was ist mit dem Wind? Spielt die Farbe der Kleidung eine Rolle, wenn es eine leichte Brise gibt?
• Was ist mit der Luftfeuchtigkeit? Welchen Einfluss hat sie auf Kleidung verschiedener Farben?

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