Kdo si ohřívá lázeň fénem

Globální oteplování se vysvětluje způsobem, který má z hlediska termodynamiky vážné slabiny. Zejména oteplování oceánů údajně vlivem skleníkového jevu.   

Skleníkový jev využívali odedávna zahradníci, aniž by se starali o jeho podstatu. Funguje to jednoduše a spolehlivě: postaví se jakýsi stan ze skleněných oken. Čiré sklo má tu vlastnost, že dobře propouští viditelné světlo, ale podstatně hůře neviditelné infračervené záření. To je efekt, který známe my brýlatci od táboráků. Oči kryté brýlovými skly vydrží daleko snadněji sálání ohně než bez brýlí.

Světelné záření má také tepelný účinek, dokonce vyšší než neviditelné záření tepelné. Ohřeje vnitřek skleníku, který potom vyzařuje právě dlouhovlnné tepelné záření. Ale to neprojde sklem ven a teplota ve skleníku utěšeně stoupá.

Naše Země má také svůj planetární skleník. Neklepejte si na čelo, samozřejmě nežijeme v obří skleněné kouli. Roli skleněné skořápky tu zastávají takzvané skleníkové plyny. Mezi nejúčinnější patří vodní pára, oxid uhličitý, metan a další. Jejich přítomnost způsobuje, že naše Země nevyzáří teplo přijaté od Slunce zpět do mrazivého vesmíru, ale že si slušnou část nechá pro sebe. 

V současné době si získal skleníkový efekt velkou zápornou popularitu - prý toho tepla uchovaného naší planetou je nezdravě mnoho, způsobuje prý celkovou rapidní změnu  klimatu. Na vině je údajně hlavně oxid uhličitý a metan. Vzduch se ohřívá a od něj se ohřívají oceány. To prý má za následek tání mořského ledu, krásně dokládané fotkami smutných polárních medvědů odplouvajícími na krách vstříc smrti utopením. Dlužno říci, že ta plavba není jejich tragickým osudem. Podle zoologů není medvídek na kře tragéd, ale spíš vykuk používající kru jako plavidlo, které ho donese na místa, kde by mohl potkat nějaké tuleně k snědku.

A s ohříváním oceánů od teplého vzduchu je to teprve podivné.

Zopakujme si něco z termodynamiky. Podobně jako voda teče z kopce, tak i teplo přechází z teplejšího tělesa na chladnější. Předávání je tím intenzívnější, čím je větší teplotní rozdíl. Pokračuje tak dlouho, dokud se teploty obou těles nevyrovnají.

Potud je vše jasné a jednoduché.

Kdo je těžká váha

Protože teplo je energie, můžeme spočítat, jaké množství energie se mezi tělesy předá. Množství předaného tepla tedy závisí na rozdílu mezi teplotou teplejšího tělesa a výslednou rovnovážnou teplotou. Dále hraje zásadní roli tepelná kapacita tělesa. Ta závisí na tzv. měrné tepelné kapacitě, která udává, kolik tepla se “vejde” do jednoho kilogramu hmoty při nárůstu teploty o jeden stupeň Celsia, popřípadě Kelvina. Celková kapacita je tedy rovna součinu měrné tepelné kapacity a hmotnosti tělesa.

Pokud zvažujeme předávání tepla mezi atmosférou a vodou, pak na čtvereční metr vodního povrchu připadá sloupec vzduchu  jdoucí do výše, řekněme, pár desítek kilometrů a o hmotnosti zhruba deset tisíc kilogramů (vypočteno z tlaku vzduchu - jednoho baru). Stejná hmotnost vody, připadající čtverečnímu metru vodního povrchu, činí pouhých deset metrů. Na jednu stranu desítky kilometrů, v opačném směru pouhých deset metrů. Kdo je tu těžká váha, je zcela jasné.

Kdo “pobere” více tepla

Ale tím ta nerovnost nekončí. Představme si myšlenkový experiment:  Necháme kilogramem/litrem vody o teplotě 20 °C probublávat kilogram - přibližně metr krychlový - vzduchu zpočátku teplého 50 stupňů. To provozujeme v uzavřeném okruhu tak dlouho, dokud se teploty vody a vzduchu nevyrovnají. Voda přijme tolik tepelné energie, kolik jí vzduch odevzdá. K odhadu výsledné teploty musíme vzít na pomoc  tepelnou kapacitu obou médií. Voda má snad nejvyšší měrnou tepelnou kapacitu ze všech látek. Proti vzduchu například čtyřnásobnou. K ohřátí kilogramu (přibližně litru) vody o jeden stupeň je třeba čtyřikrát více tepla než na ohřátí stejné hmotnosti vzduchu.

Počáteční rozdíl teplot byl třicet stupňů. Obě média si jej rozdělí v poměru měrných tepelných kapacit, tedy voda získá jeden díl, zatímco vzduch ztratí čtyři díly. Původní rozdíl třiceti stupňů se rozdělí tak, že voda se ohřeje o jednu pětinu, tedy o šest stupňů, zatímco vzduch se ochladí o čtyři pětiny, tedy o dvacet čtyři stupně. 

Výsledná teplota vody i vzduchu bude  pouhých 26 stupňů. 

Je tedy zřejmé, že ani při dokonalém mísení hodně horký vzduch s teplotou vody mnoho nenadělá. 

Ohřívání vody horkým vzduchem

Ohřev vody stykem s teplým vzduchem lze tedy přirovnat ohřívání vody ve vaně fénem. Málokdo to asi zkusil a těžko někdo v tom uspěl. 

Jestliže teplota vody v oceánech vzrůstá, je třeba hledat příčinu jinde. Nejspíše v přímém ohřevu vody slunečním zářením. Tento ohřev však na skleníkovém prakticky nezávisí. Závisí pouze na tom, jak je Slunce v daném období aktivní. A tady nám chybí podstatná data. Asi bychom mohli sbírat údaje o intenzitě slunečního záření dopadajícího na Zemi v současné době, ale rozhodně nejsme schopni vyhodnotit takové údaje zpětně.