Oamenii ca încălzire - atât de multă căldură corporală generați!

Partea 1 a acestei mici serii de articole, în care considerăm că oamenii sunt încălzirea, a arătat cum corpurile noastre generează căldură. Astăzi este vorba de cuantificarea exactă a cantității de căldură corporală pe care o persoană o produce de fapt. Răspunsul la acest lucru ne conduce apoi la întrebarea dacă căldura corporală emanată de corp este potrivită pentru încălzirea încăperilor. Fii curios!

Un lucru în avans: interesantul tratat „Ființa umană ca sistem termic (mecanism de măsurare și reglare a temperaturii de funcționare, eliberarea căldurii, conservarea energiei, schimbarea greutății, confort)” de prof. Ing. E. Specht de la Institutul pentru mecanica fluidelor și termodinamică de la Otto-von-Guericke -Universität Magdeburg, pe care îl puteți găsi online ca fișier PDF, servește drept bază de fapt pentru o mare parte a articolului următor.

Factori care afectează cantitatea de căldură corporală pe care oamenii o generează pentru încălzire

Prof. Specht scrie că doi factori ar determina semnificativ cât de multă căldură corporală trebuie să fie degajată biologic de corpul nostru:

severitatea activității fizice și
dimensiunea zonei corpului, care rezultă din dimensiunea corpului

De exemplu, o persoană cu înălțime normală (greutate: 75 kilograme (kg)) care stă liniștită la o temperatură ambiantă mai mare de 16 grade Celsius (° C) emite un flux de căldură de 120 wați (W).

Influența temperaturii ambiante asupra disipării căldurii corpului

Potrivit profesorului, fluxul de căldură sub 16 ° C crește oarecum pe măsură ce temperatura ambiantă scade. Interesant: Căldura degajată de corp prin radiații și convecție scade odată cu temperatura ambiantă la o valoare zero la 36 ° C. Motivul pentru aceasta este acesta: odată ce mediul a atins temperatura corpului, conform principiului termodinamic al transferului de căldură de la cal la cald, nu mai poate fi disipată căldură în mediu prin radiații și convecție. Asta înseamnă: la temperaturi mai mari decât temperatura corpului, căldura ar fi degajată numai prin transpirație.

Influența activității asupra disipării căldurii corpului

Potrivit prof. Specht, căldura degajată de o persoană care face o muncă medie-grea se dublează aproximativ comparativ cu o persoană care stă liniștită. Specht justifică acest lucru prin faptul că mușchii generează 80% căldură reziduală (a se vedea partea 1). În timpul muncii grele, puterea de căldură crește la aproximativ 300 W. Sportivii instruiți ar obține valori și mai mari.

Calculați căldura corporală special generată

Fluxul de căldură Q al corpului uman poate fi înregistrat și calculat cu următoarea formulă:

Q = k ori A (? Piele minus? Mediu)

k = coeficient de transfer termic (numit și valoarea k)
A = zona corpului
?Piele = temperatura suprafeței pielii
?Mediu = temperatura mediului

Conform formulei, căldura degajată de oameni este proporțională cu suprafața lor, ceea ce duce la concluzia că căldura degajată depinde de mărimea corpului. Trebuie să știm că suprafața unei persoane normale este de aproximativ doi metri pătrați (m 2). Aceasta înseamnă că oamenii înalți degajă mai multă căldură și, prin urmare, consumă mai multă energie prin alimente decât oamenii mici.

Formula permite, de asemenea, concluzia că oamenii ar oferi mai multă căldură cu cât este mai rece mediul înconjurător.

Potrivit prof. Specht, oamenii compensează acest efect prin reducerea coeficientului de transfer de căldură în consecință. Așa-numita valoare k este deci o măsură a izolației termice. O persoană goală, de exemplu, are o valoare k de aproximativ 10 wați pe metru pătrat și Kelvin (W/(m 2 K)). Conform formulei, rezultă un flux de căldură de 120 W pentru o temperatură ambiantă de 26 ° C.

Potrivit lui Specht, oamenii se simt cel mai confortabil în medie la această temperatură. La temperaturi mai ridicate, transpiri mai mult. Sub această temperatură, oamenii trebuie să își reducă valoarea k pentru a contracara creșterea disipării căldurii. Acest lucru se poate realiza cu tipul de îmbrăcăminte pe care îl purtați: cu îmbrăcămintea normală înjumătățiți valoarea k, în timp ce cu îmbrăcămintea caldă o reduceți cu două treimi.

Să-l urmăm pe prof. Specht puțin mai departe! Pentru că în continuare, omul de știință este preocupat de echilibrul energetic al corpului uman.

Echilibrul energetic uman - aceasta este cantitatea de căldură din corp pe care o generați

Pentru a cuantifica necesarul zilnic de energie, Specht înmulțește fluxul de căldură de aproximativ 120 de wați menționați mai sus (construcție normală: 75 kg, activitate ușoară) cu 24 de ore (h). În acest fel, el primește cantitatea de căldură degajată în timpul zilei de aproximativ 2,9 kilowați-oră (kWh). Exprimat în kilocalorii (kcal), aceasta ar fi 2.500 kcal pe care corpul le consumă și care trebuie alimentate din nou prin alimente. Cu fiecare kilogram de mai mult sau mai puțin consum de energie se modifică cu aproximativ 30 kcal, explică prof. Specht.

Arderea și stocarea energiei - motive pentru a slăbi și a lua în greutate

Și deja suntem în procesul de slăbire și de îngrășare! Deoarece, deoarece corpul are absolut nevoie de 2.500 kcal pentru combustie și, astfel, pentru a-și menține temperatura, trebuie să acopere diferența dintre energia necesară și cea furnizată din cantitatea de energie stocată. Aceasta corespunde conservării energiei, care este o lege a naturii și este denumită prima lege a termodinamicii.

Prof. Specht scrie că legea prevede că diferența dintre intrarea și ieșirea de energie trebuie să fie aceeași cu creșterea sau scăderea energiei stocate - pe care o stochează sub formă de tampoane de grăsime. Conform acestui fapt, grăsimea este o substanță cu un conținut energetic extrem de ridicat și are o căldură de ardere de aproximativ 8.000 kcal pe kilogram. Cu alte cuvinte: cu o dietă zero, adică fără aport de energie, corpul descompune 300 de grame de grăsime pe parcursul unei zile. Potrivit lui Specht, aceasta este pierderea maximă în greutate care poate fi realizată într-o singură zi - nu ar fi posibilă mai mult din motive pur fizice (conservarea energiei).

Pe de altă parte, în funcție de conservarea energiei, cu atât mai multă energie consumată este stocată cu un consum crescut de energie - deloc surprinzător: ca grăsime. Oricine consumă în mod constant mai multă energie de peste 2.500 kcal pe zi se va îmbrăca în grăsimi până când se atinge o nouă stare de echilibru. Acesta este cazul când, conform formulei de mai sus, suprafața corpului a crescut astfel încât energia furnizată să poată fi disipată înapoi în mediu. Dacă, de exemplu, s-ar consuma în medie 3.000 kcal pe zi (adică plus o cincime), noua stare de echilibru ar fi stabilită chiar dacă aria suprafeței corpului ar fi crescută cu o cincime. Profesorul susține că, dacă sunteți supraponderal, trebuie disipată mai multă căldură corporală, ceea ce necesită o circulație sanguină adecvată, astfel încât căldura să poată fi transportată din interiorul corpului la suprafața pielii. Ca urmare, inima este stresată mai mult decât în mod normal și este motivul problemelor cardiovasculare și al altor plângeri legate de excesul de greutate.

Eficiență încălzire om

Prof. Specht mai scrie că eficiența de ardere a încălzirii umane este de 100%, deoarece corpul uman utilizează complet energia furnizată.
Cerința de bază de căldură corporală a individului s-ar putea schimba ușor datorită senzației individuale de căldură a persoanei. Deci oamenii ar avea,

care le încălzesc camerele puternic
sau care se îmbracă în mod regulat călduros și astfel se izolează mai bine,

pierderi de căldură mai mici și, prin urmare, au necesitat mai puțină energie. Dimpotrivă, acelea,

care este un mediu mai rece
preferat și mai puțin îmbrăcat,

ar avea nevoie în mod corespunzător de mai multă energie.

Încărcând videoclipul, acceptați politica de confidențialitate a YouTube.
Aflați mai multe