日常的疑問 能量 不需要先備知識 閱讀約7分鐘

曬棉被為什麼會變蓬鬆?
― 塵蟎在陽光下並不會死

晴天把棉被拿出去曬,收回來時往往判若兩物,變得蓬鬆許多。常聽到的說法是「陽光把塵蟎曬死了」或「太陽讓纖維恢復了活力」,但這兩個都不是真正的主角。從棉被裡離開的,其實是你自己前一晚滲進去的水分。

發布:2026.09.20 難度:★☆☆(不需要先備知識也能讀懂) 公式只出現在最後的折疊區塊
先想像一下這個場景

早上掀開棉被,會發現身體壓過的地方扁塌塌的一片。就算用手拍,也很難馬上恢復原狀。

把它拿到陽台曬幾個小時後收進來,拿起來的那一瞬間會感覺變輕了,厚度也回來了。

明明是同一床棉被,曬之前和曬之後差這麼多。太陽到底對棉被做了什麼?

決定蓬鬆度的,是這兩件事

1
滲進去的水分離開

據說人一個晚上大約會流一杯水的汗。這些汗大部分會移轉到棉被裡,停留在棉花或羽絨的縫隙中。水很重,會把纖維黏在一起,妨礙蓬鬆。

2
纖維恢復成彈簧般的狀態

棉被厚度的真面目,不是纖維本身,而是纖維所包裹住的空氣。水分一旦抽離,纖維就能自由彎曲,靠自身的彈力恢復原本的形狀。

換句話說,「蓬鬆感」不是陽光新賦予的東西。只是移除了水這個重物,讓棉被回到原本就有的形狀而已。那麼常聽到的「曬太陽殺塵蟎」又是怎麼回事呢?這點稍後會詳細說明。

蓬鬆的真面目不是纖維,而是空氣

不管是蓋被還是墊被,體積裡大部分都是空氣。棉花或羽絨是由細小的纖維互相纏繞形成縫隙,把空氣封在裡面。正因為這些空氣不會流動,熱才不容易散失,才會感覺溫暖。

但水一旦滲入,情況就不同了。水會鑽進細小的縫隙,靠表面張力把纖維互相拉近。這就跟濕頭髮會黏成一束一樣,同樣的事情在棉被裡也發生了。請看圖1左側,纖維被壓扁,空氣的「房間」變小了。

拿去曬太陽後,棉被的溫度會上升,變熱的水就會化成氣體離開。這麼一來,原本把纖維拉在一起的力量就消失了,纖維就像圖1右側那樣站起來。厚度恢復,就是在這一瞬間發生的。

左:曬之前(水夾在裡面) 右:曬之後(水已散去) 圓點是水。纖維倒伏,厚度薄 厚度 小 向上箭頭是散出的水蒸氣 纖維站起,空氣的房間變大 厚度 大 改變的不是纖維材質,而是夾在其中的水量
圖1:棉被的斷面圖。左圖是曬之前,圓點(水)把纖維互相拉近,纖維倒伏壓扁。右圖是曬之後,水如向上箭頭般化成水蒸氣散去,纖維站起,空氣層變厚。

「曬太陽殺塵蟎」到底有幾分真?

住在棉被裡的塵蟎,主要是一種叫做「粉塵蟎」的近親。牠們以人的皮屑、皮脂為食,留下引起搔癢或打噴嚏的物質。一般認為,這種塵蟎在超過50℃左右的環境中持續一段時間就會死亡。

問題是這個溫度能傳到棉被的哪個深度。就算是晴天,能達到高溫的通常只有朝向太陽的表面。內部或背面,往往只比外部氣溫再高一點而已。

而且塵蟎會移動。牠們只要從變熱的一面,逃到涼快的背面或更深處就好。就像圖2那樣,棉被裡一定會留下「逃生空間」。因此曬太陽並不能大幅減少塵蟎的數量本身。

不過這不代表沒有效果。據說塵蟎在潮濕的地方容易繁殖。曬太陽把水分抽掉,等於是在打造一個不利繁殖的環境。與其說是直接消滅,不如說是讓牠們住得不舒服,這樣理解比較貼近事實。

太陽 朝陽面 約50℃ 中層 約35℃ 背陰面 約30℃ 白色圓點是塵蟎。 如向下虛線所示, 會移到涼快的下層 變熱的只有表面,深處留有逃生空間
圖2:曬過的棉被斷面溫度。上層是朝向太陽的一面,約50℃;中層約35℃;下層是背陰面,約30℃。白色圓點代表塵蟎,會如向下虛線所示,移動到涼快的一面。
💡 為什麼套上黑色袋子曬會更有效

有一種方法是把棉被套進黑色大袋子裡再拿去曬。黑色表面很會吸收陽光,溫度容易升高,袋子裡的空氣也會被封住。不只表面,連內部溫度都比較容易上升,因此水分會比直接曬更容易散去。

💡 收回來後不需要「用力拍打」

用力拍打會把纖維打斷,變成細小的粉末留在棉被裡。塵蟎的排泄物和屍體也會被打碎揚起。輕輕拍掉表面灰塵,再用吸塵器吸一遍,據說才是比較合理的做法。

總結

棉被的蓬鬆感,並不是太陽新創造出來的東西。只是一個晚上滲進去的水分散去,纖維恢復了原本的彈性而已。陽光扮演的角色,是把那些水分趕出去。至於塵蟎,與其說是被消滅,不如說是被曬太陽改造成了一個不容易繁殖的乾燥環境,這樣的說法更接近實情。

曬棉被散去的,是一杯水的量。
變蓬鬆的不是纖維,而是回來的空氣。

水變成氣體時會帶走大量熱能的原理,在狗狗為什麼會吐舌頭喘氣?一文中也有詳細介紹。乾燥後纖維改變形狀的現象,則和松果為什麼濕了會閉合、乾了會打開?屬於同一類。

🧪 親自確認「散去的是水」
  1. 選一件可以搬動的寢具,例如枕頭或坐墊,一早先量一次重量。用廚房的秤就可以。
  2. 晴天曬2〜3小時,收回來後馬上再量一次。如果輕了幾十公克,那就是散去的水分。
  3. 把同一件東西拿到通風良好的陰涼處曬,比較重量減少的情形。雖然比曬太陽花更多時間,但重量確實還是會減少。

如果陰涼處也會減輕,就能確定發揮作用的不是「陽光本身」,而是「水分能夠散逸出去的條件」。下雨天或濕度高的日子,幾乎不會減輕。

想知道更多 ― 用語、公式,與教科書的連結從國中理化到大學專業科目,都會標明是哪個程度的內容
接下來出現的標籤說明
  • 國中國中理化課學到的範圍
  • 高中高中「物理基礎、化學基礎」學到的範圍
  • 高中+高中的進階內容,或教科書專欄等級的內容
  • 大學高中不會教、屬於大學專業科目(傳熱工程、傳輸現象學)的內容
  • 研究連大學都還不當作「定論」教授、研究者目前仍在探究中的內容

國中用語:這個現象是有名字的

國中高中用公式驗算:要把一晚份的水分蒸乾,需要曬幾分鐘太陽

主角是水。因此我們來算算看「要把滲進棉被裡的水全部變成氣體,需要曬幾分鐘太陽」。想求的是時間本身。

⓪ 基本公式
用符號寫t = (m × L) ÷ (S × A)
用文字寫所需時間 = (水的重量 × 蒸發所需的熱量) ÷ (日照強度 × 受光面積)
公式從何而來能量守恆。設定上方接收到的總熱量,與把水變成氣體所需的熱量互相平衡而得
符號的意義
t所需時間。單位是秒
m滲入棉被的水的重量。單位是公斤
L把1公斤的水變成氣體所需的熱量。單位是千焦耳每公斤
S日照強度。每1平方公尺每秒接收到的熱量,單位是瓦特
A棉被朝向太陽的面積。單位是平方公尺
① 基本數值
一晚轉移到棉被上的水量(m)約 0.2 公斤(據說大約是一杯水)
水的蒸發潛熱(L)約 2400 千焦耳每公斤(30℃附近)
晴朗中午的日照強度(S)約 700 瓦特每平方公尺
棉被朝向太陽的面積(A)約 2 平方公尺
② 實際計算
把水變成氣體所需的熱量0.2 × 2400 = 480(千焦耳)
換算成焦耳480 × 1000 = 480000(焦耳)
棉被每秒接收到的熱量700 × 2 = 1400(瓦特)
所需時間480000 ÷ 1400 ≒ 343(秒)
換算成分鐘343 ÷ 60 ≒ 5.7(分鐘)

只看熱量的話,大約6分鐘就夠了。但實際上曬棉被卻要花上2〜3小時。不夠的不是熱量,而是水蒸氣要從棉被深處跑到表面需要時間。接收到的日照,大部分被用來加熱棉被和空氣,或者直接散逸到外部去了。可以知道,決定蓬鬆度的,比起日照強度,更是「通風」和「空氣的乾燥程度」。

高中高中+溫度沒有上升,熱量究竟去了哪裡

高中把物體加熱的熱稱為顯熱,只改變狀態而不改變溫度的熱稱為潛熱。棉被裡的水接收的主要是潛熱。所以曬的時候,棉被的溫度不會如想像中上升那麼多。前面計算用到的每公斤2400千焦耳,指的正是這個潛熱。

高中+水能散去多少,取決於空氣那一側的狀態。某個溫度下的空氣能容納的水蒸氣量有其上限,這叫做飽和水蒸氣壓。溫度與飽和水蒸氣壓之間的關係,已知可用克勞修斯-克拉佩龍方程式來表示。棉被附近的水蒸氣量,和周圍空氣的水蒸氣量之間的差,決定了蒸發的速度。濕度高的日子曬不乾,就是因為這個差變小了。

大學乾燥分成兩個階段

粉末、食品、纖維的乾燥過程,屬於化學工程中傳輸現象學的範疇。表面還夠濕的期間,單位時間內散去的水量大致保持一定,這稱為恆率乾燥期。等到水分無法再到達表面時,速度就會下降,進入減率乾燥期。棉被曬得越久,後段的效果越弱,就是因為進入了這個後半階段。這裡熱量的傳遞與物質的傳遞同時進行,會用一個叫做路易士數的無因次量來表示兩者的比例。

📖 公式的推導及更進一步的內容:蒸發熱(蒸發潛熱)

研究目前還不清楚的事

也就是說,這篇文章的內容也只是「目前已知範圍內的說明」。棉被內容物因材質而異,數值僅供參考。

與教科書的連結(依程度分類)

程度科目・單元本文對應段落
國中理化・狀態變化與熱水變成氣體時會吸走熱量的部分
高中物理基礎・熱量與潛熱「用公式驗算」的整段計算
高中+地球科學基礎・飽和水蒸氣壓濕度高時曬不乾的原因
大學化學工程・傳輸現象學恆率乾燥期與減率乾燥期
研究居住環境學・過敏學塵蟎對策效果的驗證
―與生活的連結曬棉被時段的選擇、不拍打的處理方式
參考・出處
  1. 蒸發熱(日文版維基百科) ― 蒸發潛熱的定義與水的數值
  2. 日本家政学会誌(日本家政學會誌,日本學術期刊)等,關於寢具吸濕・放濕的報告
  3. 厚生労働省(日本厚生勞動省)「アレルギー疾患の生活環境対策」(過敏性疾病的生活環境對策)相關解說資料
  4. 化学工学会(日本化學工學會)編《化学工学便覧》(化學工程便覽)乾燥章節(恆率乾燥・減率乾燥的區分)

※本文為一般大眾取向的科普解說。文中數值僅為理解原理所用的參考、概算值。涉及過敏等健康相關對策,請依個人症狀諮詢醫師或專業機構的建議。