Fizica căldurii I Temperatura corpului și transpirația; Dragoni locuiesc aici
Chiar dacă astăzi este puțin mai răcoros - ultimele zile sunt un motiv bun pentru a ne gândi de ce ne încălzim atât de mult când sunt peste 30 sau 35 de grade și ce fizică se află în spatele ei.
La început ați putea crede că temperaturile de aproximativ 35 ° C ar trebui să fie ideale pentru noi - la urma urmei, aceasta este temperatura corpului nostru. (În acest text mă ocup în principal de estimări - de aceea nu fac nicio diferență specială între 35 ° C și 37 ° C; în plus, temperatura corpului nostru nu este oricum oricând peste tot. 32-35 ° C sunt valori rezonabile utile pentru suprafața corpului.) deci ar trebui să fim perfect în echilibru termic cu mediul la această temperatură.
Desigur, nu este cazul, deoarece consumăm constant energie. Rata metabolică de odihnă a unei persoane este de aproximativ 2000 de calorii pe zi - dar aveți grijă: ceea ce numim de obicei „calorii” în viața de zi cu zi sunt de fapt kilocalorii: 1kcal = 1000cal.
O kilocalorie este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un kilogram de apă cu un grad (deși aceasta este o definiție oarecum imprecisă, deoarece capacitatea de căldură a apei, adică cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un grad, este în sine un pic depinde de temperatură - dar așa cum am spus, astfel de subtilități nu ar trebui să mă intereseze deloc astăzi, jonglez doar cu câteva numere). Cu 2000 kcal, ai putea încălzi 2000 de kilograme de apă cu un grad sau 1000 de kilograme cu două grade sau 65 de kilograme (aproximativ masa mea corporală) cu puțin mai mult de 30 de grade.
Puteți vedea deja de ce nu mă voi simți deosebit de confortabil la 35 de grade fără a scăpa cumva de căldură - corpul meu ar produce atât de multă căldură doar din cauza ratei metabolice bazale, adică doar pentru ao menține în funcțiune, încât temperatura corpului meu ar crește la fiecare oră ar crește cu aproximativ 1 grad. Așa că după 3-4 ore aș avea o febră extremă, puțin mai târziu probabil că s-ar fi terminat. Deci, nu este surprinzător faptul că fac o transpirație la 35 de grade. (Mai mult să transpiri într-o clipă.)
Nu mai transpir când este puțin mai răcoros. Undeva (cred că era în marea carte „Querschnitte” a lui Hoymar von Dithfurth) am citit odată că o persoană odihnită, fără haine, cu o temperatură exterioară de aproximativ 30 de grade disipă atât de multă căldură prin piele, încât nici nu îngheață, nici nu transpiră. Această valoare a temperaturii nu este bineînțeles definită foarte clar, deoarece putem folosi trucuri cum ar fi lărgirea vaselor de sânge sub piele sau în extremități pentru a influența temperatura suprafeței pielii noastre și, astfel, fluxul de căldură către exterior. În plus, desigur, modul în care se mișcă aerul joacă, de asemenea, un rol - de îndată ce este vânt, se disipează mai multă căldură, deoarece aerul cald este transportat mai repede prin piele.
Deci: Să simplificăm presupunerea că ne simțim confortabili cu o temperatură a pielii de 35 ° C și o temperatură ambientală de 30 ° C și că scurgerea de căldură corespunde exact producției de căldură a corpului. De altfel, convertită în secunde și unități SI, aceasta este aproape exact 100W - o persoană emite la fel de multă căldură ca o lampă cu incandescență strălucitoare (care, apropo, explică și de ce devine rapid destul de cald la petreceri în camere mici). Debitul de căldură este acum de 100W - generăm 100 de jouli de energie termică pe secundă, care curg către exterior.
Debitul de căldură dintre un corp și mediul înconjurător este proporțional cu diferența de temperatură. Deci, dacă mărim temperatura exterioară cu doar 2,5 ° C, diferența de temperatură este de doar 2,5 ° C în loc de 5 ° C - fluxul de căldură este înjumătățit și vom transpira încet pentru a disipa căldura suplimentară. În schimb, dacă reducem temperatura exterioară la 25 ° C, debitul de căldură este acum de 200W - deoarece producem doar 100W de căldură, apoi ne răcorim încet și preferăm să ne tragem. (Atenție: o mare parte a căldurii corpului se pierde și prin radiații, dar cu gradienți de temperatură mici se aplică și aici că transportul de căldură este proporțional cu diferența de temperatură.)