Ľudia ako kúrenie - toľko vyprodukujete telesné teplo!

Časť 1 tejto malej série článkov, v ktorých považujeme ľudí za kúrenie, ukázala, ako naše telá vytvárajú teplo. Dnes je potrebné presne vyčísliť, koľko telesného tepla človek v skutočnosti vyprodukuje. Odpoveď na to nás potom vedie k otázke, či je telesné teplo, ktoré vydáva telo, vhodné na vykurovanie miestností. Byť zvedavý!

Jedna vec vopred: Vzrušujúce pojednanie „Človek ako tepelný systém (merací a regulačný mechanizmus prevádzkovej teploty, uvoľňovanie tepla, úspora energie, zmena hmotnosti, pohodlie)“ prof. Ing. E. Spechta z Ústavu mechaniky tekutín a termodynamiky v Otto-von-Guericke - Univerzita Magdeburg, ktorú nájdete online ako súbor PDF, slúži ako faktický základ pre veľkú časť nasledujúceho článku.

Faktory, ktoré ovplyvňujú množstvo telesného tepla, ktoré človek generuje na vykurovanie

Specht píše, že pri určovaní množstva telesného tepla, ktoré musí naše telo z biologického hľadiska odovzdať, sú rozhodujúce dva faktory:

- závažnosť fyzickej aktivity a -
veľkosť oblasti tela, ktorá vyplýva z veľkosti tela

Napríklad osoba normálnej výšky (hmotnosť: 75 kilogramov (kg)), ktorá sedí ticho pri okolitej teplote vyššej ako 16 stupňov Celzia (° C), vyžaruje tepelný tok 120 wattov (W).

Vplyv teploty okolia na odvod tepla z tela

Podľa profesora sa tok tepla pod 16 ° C s poklesom teploty okolia trochu zvyšuje. Zaujímavé: Teplo vydávané organizmom žiarením a konvekciou klesá s teplotou okolia na hodnotu nula pri 36 ° C. Dôvod je nasledovný: akonáhle prostredie dosiahne telesnú teplotu, podľa termodynamického princípu prenosu tepla z kal do tepla sa už viac nemôže do prostredia odvádzať pomocou žiarenia a konvekcie. To znamená: Pri teplotách, ktoré sú vyššie ako teplota tela, by sa teplo vydávalo iba pri potení.

Vplyv činnosti na uvoľňovanie tepla z tela

Podľa profesora Spechta sa teplo vydávané človekom pri stredne ťažkej práci zhruba zdvojnásobuje v porovnaní s človekom, ktorý sedí ticho. Specht to odôvodňuje skutočnosťou, že svaly generujú 80 percent odpadového tepla (pozri časť 1). Počas náročnej práce sa tepelný výkon zvýši na približne 300 W. Vyškolení športovci by dostali ešte vyššie hodnoty.

Vypočítajte špeciálne generované telesné teplo

Tepelný tok Q v ľudskom tele možno zaznamenať a vypočítať pomocou tohto vzorca:

Q = k krát A (? Mínus kože? Životné prostredie)

k = súčiniteľ prechodu tepla (nazývaný tiež hodnota k)
A = plocha tela
?Koža = teplota povrchu kože
?Prostredie = teplota prostredia

Podľa vzorca je teplo vydávané ľuďmi úmerné ich povrchovej ploche, čo vedie k záveru, že vydané teplo závisí od veľkosti tela. Jeden musí vedieť, že povrch normálneho človeka je asi dva metre štvorcové (m 2). To znamená, že vysokí ľudia vydávajú viac tepla, a preto tiež prijímajú viac energie jedlom ako malí ľudia.

Vzorec tiež umožňuje dospieť k záveru, že ľudia by vydávali viac tepla tým chladnejšie, čo ich obklopuje.

Podľa profesora Spechta ľudia kompenzujú tento efekt zodpovedajúcim znížením súčiniteľa prechodu tepla. Takzvaná hodnota k je teda mierou tepelnej izolácie. Napríklad nahá osoba má hodnotu k približne 10 wattov na meter štvorcový a Kelvin (W/(m 2 K)). Podľa vzorca to vedie k tepelnému toku 120 W pri teplote okolia 26 ° C.

Podľa Spechta sa ľudia pri tejto teplote cítia v priemere najpríjemnejšie. Pri vyšších teplotách sa viac potíte. Pod touto teplotou musia ľudia znížiť svoju hodnotu k, aby zabránili zvýšenému výdaju tepla. To sa dá dosiahnuť typom oblečenia, ktoré nosíte: pri normálnom oblečení znížite hodnotu k na polovicu, zatiaľ čo pri teplom oblečení ju znížite o dve tretiny.

Poďme sledovať profesora Spechta trochu ďalej! Pretože vedec sa ďalej zaoberá energetickou rovnováhou ľudského tela.

Ľudská energetická bilancia - toľko vyprodukujete telesné teplo

Na kvantifikáciu dennej potreby energie Specht vynásobí tepelný tok okolo 120 wattov uvedených vyššie (normálna spotreba: 75 kg, ľahká aktivita) o 24 hodín (h). Týmto spôsobom prijíma množstvo vydávaného tepla počas dňa okolo 2,9 kilowatthodín (kWh). Vyjadrené v kilokalóriách (kcal), to by bolo 2 500 kcal, ktoré telo spotrebuje, a ktoré sa musia znova dodávať jedlom. S každým viac alebo menej kilogramom sa spotreba energie mení asi o 30 kcal, vysvetľuje profesor Specht.

Spaľovanie a ukladanie energie - dôvody chudnutia a priberania

A už sme pri chudnutí a priberaní! Pretože, pretože telo nevyhnutne potrebuje 2 500 kcal na spaľovanie, a teda na udržanie svojej teploty, musí z uloženého množstva energie pokryť rozdiel medzi požadovanou a dodanou energiou. To zodpovedá zachovaniu energie, čo je zákon prírody a označuje sa ako 1. zákon termodynamiky.

Profesor Specht píše, že zákon hovorí, že rozdiel medzi vstupom a výstupom energie musí byť rovnaký ako nárast alebo pokles akumulovanej energie - ktorú si ukladá vo forme tukových vankúšikov. Podľa toho je tuk tukom s mimoriadne vysokým obsahom energie a má spaľovacie teplo okolo 8 000 kcal na kilogram. Inými slovami: pri nulovej diéte, teda bez príjmu energie, si telo počas jedného dňa odbúra 300 gramov tuku. Podľa Spechta ide o maximálnu stratu hmotnosti, ktorú je možné dosiahnuť za jeden deň - viac by nebolo možné z čisto fyzikálnych dôvodov (úspora energie).

Na druhej strane sa podľa úspory energie viac spotrebovanej energie ukladá so zvýšenou spotrebou energie - nie je prekvapením: ako tuk. Každý, kto trvale spotrebuje viac energie ako 2 500 kcal denne, bude tukovať, kým sa nedosiahne nový rovnovážny stav. To je prípad, keď sa podľa vyššie uvedeného vzorca povrch tela zväčšil, takže dodaná energia sa mohla rozptýliť späť do životného prostredia. Ak by napríklad človek priemerne spotreboval 3 000 kcal za deň (t. J. Plus jedna pätina), dosiahol by sa nový stav rovnováhy aj pri ploche povrchu tela, ktorá by bola o pätinu väčšia. Profesor argumentuje tým, že ak máte nadváhu, musí sa odvádzať viac telesného tepla, čo si vyžaduje vhodný krvný obeh, aby bolo možné teplo prenášať z vnútra tela na povrch kože. Výsledkom je, že srdce je namáhané viac ako obvykle a je dôvodom kardiovaskulárnych problémov a iných problémov s nadváhou.

Účinnosť vykurovania muž

Prof. Specht ďalej píše, že účinnosť spaľovania ľudského ohrevu je 100 percent, pretože ľudské telo úplne využíva dodanú energiu.
Požiadavka na základné telesné teplo u jedinca sa mohla mierne zmeniť v dôsledku vnímania tepla jednotlivcom. Ľudia by teda mali,

ktoré silno vykurujú ich miestnosti
alebo ktorí sa pravidelne teplo obliekajú a tým sa lepšie izolujú,

menšie tepelné straty, a preto vyžadovali menší vstup energie. Naopak tie,

čo je chladnejšie prostredie
preferované a menej oblečené,

potrebovali by zodpovedajúco viac energie.

Načítaním videa prijímate pravidlá ochrany súkromia služby YouTube.
Uč sa viac