Az ember mint fűtés - ennyi testhőt termel!

Ennek a kis cikksorozatnak az 1. része, amelyben az embereket fűtésnek tekintjük, megmutatta, hogyan termel testünk hőt. Ma arról van szó, hogy pontosan meghatározzuk, mennyi testhőt termel az ember. A válasz erre aztán arra a kérdésre vezet bennünket, hogy a test által leadott testhő alkalmas-e a helyiségek fűtésére. Kíváncsi!

Egy dolog előre: Izgalmas értekezés: „Az ember mint termikus rendszer (az üzemi hőmérséklet, hőkibocsátás, energiamegtakarítás, súlyváltozás, kényelem mérő és szabályozó mechanizmusa”). Prof. Ing. E. Specht, az Otto-von-Guericke Folyadékmechanikai és Termodinamikai Intézet -A Universität Magdeburg, amelyet PDF formátumban online is megtalálhat, a következő cikk nagy részének tényalapja.

Azok a tényezők, amelyek befolyásolják a test hőmennyiségét, amelyet az emberek fűtésre generálnak

Specht professzor azt írja, hogy két tényező jelentőségteljesen meghatározná, hogy a testünknek mennyi testhőt kell leadnia biológiai szempontból:

a fizikai aktivitás súlyossága és
a testfelület nagysága, amely a testméretből adódik

Például egy normál magasságú (súly: 75 kilogramm (kg)) személy, aki csendesen ül, több mint 16 Celsius-fok (° C) környezeti hőmérsékleten, 120 watt (W) hőáramot bocsát ki.

A környezeti hőmérséklet hatása a test hőelvezetésére

A professzor szerint a 16 ° C alatti hőáram némileg növekszik, amikor a környezeti hőmérséklet csökken. Érdekes: A test által sugárzás és konvekció útján leadott hő a környezeti hőmérséklet függvényében 36 ° C-on nulla értékre csökken. Ennek az az oka: ha a környezet eléri a testhőmérsékletet, akkor a hő átadásának termodinamikai elve szerint a kaliból a melegbe nem lehet többé sugárzással és konvekcióval eloszlatni a környezetet. Ez azt jelenti: A testhőmérsékletnél magasabb hőmérsékleten a hő csak izzadással járna.

A tevékenység hatása a test hőelvezetésére

Specht professzor szerint a közepesen nehéz munkát végző személy által leadott hő nagyjából megduplázódik ahhoz képest, aki csendesen ül. Specht ezt azzal indokolja, hogy az izmok 80 százalékos hulladékhőt termelnek (lásd 1. rész). Kemény munka során a hőteljesítmény körülbelül 300 W-ra nő. A kiképzett sportolók még magasabb értékeket kapnának.

Számítsa ki a speciálisan létrehozott testhőt

Az emberi test Q hőáramát a következő képlettel lehet rögzíteni és kiszámítani:

Q = k-szor A (? Bőr mínusz? Környezet)

k = hőátadási tényező (más néven k-érték)
A = testterület
?Bőr = a bőrfelület hőmérséklete
?Környezet = a környezet hőmérséklete

A képlet szerint az emberek által leadott hő arányos a felületükkel, ami arra a következtetésre vezet, hogy a leadott hő a test méretétől függ. Tudni kell, hogy egy normális ember felülete két négyzetméter (m 2) körül van. Ez azt jelenti, hogy a magas emberek több hőt adnak le, és ezért több energiát is felvesznek az étel révén, mint a kis emberek.

A képlet arra a következtetésre is enged következtetni, hogy az emberek minél több hőt adnának ki, annál hidegebbek a környezetük.

Specht professzor szerint az emberek kompenzálják ezt a hatást azzal, hogy ennek megfelelően csökkentik a hőátadási együtthatót. Az úgynevezett k-érték tehát a hőszigetelés mértéke. Például egy meztelen ember k-értéke körülbelül 10 watt/négyzetméter, és Kelvin (W/(m 2 K)). A képlet szerint ez 120 W hőáramot eredményez 26 ° C környezeti hőmérséklet mellett.

Specht szerint az emberek ezen a hőmérsékleten érzik magukat átlagosan a legkényelmesebbnek. Magasabb hőmérsékleten többet izzad. Ezen hőmérséklet alatt az embereknek csökkenteniük kell k-értéküket, hogy ellensúlyozzák a megnövekedett hőkibocsátást. Ez a ruházat típusával érhető el: normál ruházat esetén a k-érték felére csökken, míg meleg ruházattal kétharmadával csökken.

Kövessük egy kicsit tovább Specht professzort! Mert ezután a tudós az emberi test energiamérlegével foglalkozik.

Az emberi energiamérleg - ennyi testhőt termel

A napi energiaigény számszerűsítéséhez Specht megszorozza a 120 watt körüli hőáramot (normál testtípus: 75 kg, könnyű aktivitás) 24 órával (h). Ily módon a nap folyamán leadott hőmennyiséget körülbelül 2,9 kilowattóra (kWh) értékben kapja meg. Kilokalóriában (kcal) kifejezve ez 2500 kcal lenne, amelyet a test elfogyaszt, és amelyet újra táplálékkal kell ellátni. Minden kilogramm kisebb-nagyobb energiafogyasztás körülbelül 30 kcal-val változik - magyarázza Specht professzor.

Energiaégetés és -tárolás - a fogyás és a hízás okai

És már a fogyásban és a hízásban vagyunk! Mivel, mivel a testnek feltétlenül szüksége van a 2500 kcal-ra az égéshez és így a hőmérsékletének fenntartásához, a tárolt energiamennyiségből fedeznie kell a szükséges és a szolgáltatott energia különbségét. Ez megfelel az energia megőrzésének, amely a természet törvénye, és a termodinamika 1. törvényének nevezik.

Specht professzor azt írja, hogy a törvény kimondja, hogy az energiafelhasználás és a kimenet közötti különbségnek meg kell egyeznie a tárolt energia növekedésével vagy csökkenésével - amelyet zsírpárnák formájában tárol. Eszerint a zsír rendkívül magas energiatartalmú anyag, amelynek égési hője kilogrammonként körülbelül 8000 kcal. Más szavakkal: nulla étrenddel, azaz energiafogyasztás nélkül a test egy nap alatt 300 gramm zsírt bont. Egyébként Specht szerint ez a maximális fogyás, amelyet egy nap alatt el lehet érni - több nem lehetséges pusztán fizikai okokból (energiatakarékosság).

Másrészt az energiatakarékosság szerint annál több energiát tárolnak megnövekedett energiafogyasztással - nem meglepő módon: zsírként. Aki állandóan napi 2500 kcal-nál nagyobb energiát fogyaszt, az addig az új egyensúlyi állapot eléréséig zsírt rak. Ez az eset áll fenn, amikor a fenti képlet szerint a test felülete megnőtt, így a leadott energia visszavezethető a környezetbe. Ha például átlagosan napi 3000 kcal-t fogyasztana (azaz plusz egyötöde), akkor az új egyensúlyi állapot akkor is elérhető lenne, ha a testfelületet egyötödével növelnék. Amit a professzor azzal érvel, hogy ha túlsúlyos, akkor több testhőt kell eloszlatni, ami megfelelő vérkeringést igényel, hogy a hő a test belsejéből a bőr felszínére kerülhessen. Ennek eredményeként a szív a szokásosnál jobban megterhelődik, és ez okozza a szív- és érrendszeri problémákat és más túlsúlyos panaszokat.

Fűtéshatékonysági ember

Prof. Specht azt is írja, hogy az emberi fűtés égési hatékonysága 100 százalékos, mert az emberi test teljes mértékben felhasználja a szállított energiát.
Az egyén alapvető testhőigénye kissé megváltozhat a személy egyéni melegségének érzékelése miatt. Tehát az embereknek lett volna,

amelyek erősen fűtik a szobájukat
vagy akik rendszeresen melegen öltöznek és így jobban elszigetelik magukat,

kisebb hőveszteség, ezért kevesebb energiabevitelt igényelt. Ellenben azok,

ami hidegebb környezet
preferált és kevésbé öltözött,

ennek megfelelően több energiára lenne szüksége.

A videó betöltésével elfogadod a YouTube adatvédelmi irányelveit.
Tudj meg többet