Люди як опалення - ось скільки теплоти тіла ви виробляєте!

Частина 1 цієї невеликої серії статей, в якій ми розглядаємо людей як опалення, показала, як наші тіла виробляють тепло. Сьогодні мова йде про кількісну оцінку, скільки саме теплоти тіла насправді виробляє людина. Відповідь на це тоді підводить нас до питання, чи підходить тепло тіла, яке віддає тіло, для опалення приміщень. Будь цікавим!

Попередньо одне: захоплюючий трактат «Людина як теплова система (вимірювальний та регулюючий механізм робочої температури, тепловиділення, енергозбереження, зміна ваги, комфорт)» проф. Інж. Е. Спехта з Інституту механіки рідин та термодинаміки Отто-фон-Геріке -Universität Magdeburg, який ви можете знайти в Інтернеті як файл PDF, служить фактичною основою для більшої частини наступної статті.

Фактори, що впливають на кількість теплоти тіла, яку людина виробляє для нагрівання

Професор Спехт пише, що два фактори є вирішальними для визначення того, скільки тепла тіла має віддавати наше тіло в біологічному відношенні:

тяжкість фізичних навантажень та
розмір площі тіла, що є результатом розміру тіла

Наприклад, людина нормального зросту (вага: 75 кілограмів (кг)), яка спокійно сидить при температурі навколишнього середовища більше 16 градусів Цельсія (° C), виділяє тепловий потік 120 Вт (Вт).

Вплив температури навколишнього середовища на тепловіддачу тіла

За словами професора, тепловий потік нижче 16 ° C дещо зростає із зниженням температури навколишнього середовища. Цікаво: Тепло, що виділяється тілом через випромінювання та конвекцію, зменшується з температурою навколишнього середовища до нульового значення при 36 ° C. Причиною цього є те, що як тільки середовище досягне температури тіла, відповідно до термодинамічного принципу передачі тепла від калу до тепла, більше тепла не може розсіюватися в навколишнє середовище через випромінювання та конвекцію. Це означає: При температурах, які вищі за температуру тіла, тепло віддаватиметься лише з потовиділенням.

Вплив активності на тепловіддачу організму

За словами професора Шпехта, тепло, яке віддає людина, яка виконує середньо важку роботу, приблизно вдвічі перевищує кількість людини, яка сидить спокійно. Шпехт обґрунтовує це тим, що м’язи генерують 80 відсотків тепла (див. Частину 1). Під час важкої роботи тепловіддача збільшується приблизно до 300 Вт. Треновані спортсмени отримали б ще вищі показники.

Обчисліть спеціально генеровану теплоту тіла

Тепловий потік Q людського тіла можна записати і розрахувати за такою формулою:

Q = k в рази A (? Шкіра мінус? Навколишнє середовище)

k = коефіцієнт тепловіддачі (також званий k-значенням)
A = площа тіла
?Шкіра = температура поверхні шкіри
?Навколишнє середовище = температура навколишнього середовища

Відповідно до формули, тепло, що виділяється людиною, пропорційне площі їх поверхні, що призводить до висновку, що виділене тепло залежить від розміру тіла. Потрібно знати, що поверхня нормальної людини становить близько двох квадратних метрів (м 2). Це означає, що високі люди віддають більше тепла і тому також забирають більше енергії через їжу, ніж маленькі люди.

Формула також дозволяє зробити висновок, що люди віддаватимуть більше тепла, чим холодніше їх оточення.

За словами професора Шпехта, люди компенсують цей ефект, зменшуючи відповідно коефіцієнт тепловіддачі. Отже, так зване значення k є мірою теплоізоляції. Наприклад, оголена людина має значення k приблизно 10 Вт на квадратний метр і Кельвіна (Вт/(м 2 К)). Відповідно до формули, це призводить до теплового потоку 120 Вт при температурі навколишнього середовища 26 ° С.

За словами Шпехта, люди в середньому почуваються найкомфортніше за такої температури. При більш високій температурі ви більше потієте. Нижче цієї температури людям доводиться знижувати значення k, щоб протидіяти збільшенню тепловіддачі. Цього можна досягти за типом одягу, який ви носите: із звичайним одягом ви зменшуєте значення k вдвічі, тоді як із теплим одягом ви знижуєте його на дві третини.

Давайте підемо далі за професором Шпехтом! Оскільки далі, вчений займається енергетичним балансом людського тіла.

Енергетичний баланс людини - саме стільки тепла тіла ви виробляєте

Для оцінки добової потреби в енергії Спехт помножує тепловий потік близько 120 Вт (нормальний тип тіла: 75 кг, світлова активність) на 24 години (год). Таким чином, він отримує кількість тепла, що виділяється протягом дня, близько 2,9 кіловат-годин (кВт-год). Виражене в кілокалоріях (ккал), це буде 2500 ккал, які споживає організм, і які знову повинні надходити через їжу. З кожним кілограмом більш-менш енергоспоживання змінюється приблизно на 30 ккал, пояснює професор Шпехт.

Спалювання та накопичення енергії - причини схуднення та набору ваги

І вже ми в процесі схуднення та набору ваги! Оскільки, оскільки тіло абсолютно потребує 2500 ккал для згоряння і, отже, для підтримки своєї температури, воно повинно покрити різницю між необхідною та поданою енергією від накопиченої кількості енергії. Це відповідає збереженню енергії, яка є законом природи і називається 1-м законом термодинаміки.

Професор Шпехт пише, що закон стверджує, що різниця між введеною та виробленою енергією має бути такою ж, як збільшення або зменшення накопиченої енергії - яку вона накопичує у вигляді жирових прокладок. Відповідно до цього жир є речовиною з надзвичайно високим вмістом енергії і має теплоту згоряння близько 8000 ккал на кілограм. Іншими словами: при нульовій дієті, тобто без споживання енергії, організм розщеплює 300 грамів жиру протягом однієї доби. За словами Шпехта, це максимальна втрата ваги, яку можна досягти за один день - більше неможливо з чисто фізичних причин (економія енергії).

З іншого боку, відповідно до збереження енергії, більше споживаної енергії зберігається при збільшеному споживанні енергії - не дивно: у вигляді жиру. Той, хто постійно споживає більше енергії, ніж 2500 ккал на день, буде наживати жир до досягнення нового стану рівноваги. Це той випадок, коли, відповідно до наведеної вище формули, поверхня тіла збільшилася, щоб енергія, що подається, могла розсіюватися назад у навколишнє середовище. Наприклад, якби людина споживав в середньому 3000 ккал на день (тобто плюс одна п’ята), новий стан рівноваги був би досягнутий навіть при площі поверхні тіла, яка була на одну п’яту більша. Професор стверджує, що якщо у вас надмірна вага, потрібно відводити більше тепла тіла, що вимагає відповідної циркуляції крові, щоб тепло могло переноситися зсередини тіла на поверхню шкіри. Як результат, серце перебуває під напругою більше, ніж зазвичай, і є причиною серцево-судинних проблем та інших скарг, пов’язаних із зайвою вагою.

Ефективність опалення людина

Далі професор Спехт пише, що ефективність згоряння людського опалення становить 100 відсотків, оскільки людський організм повністю використовує енергію, що надходить.
Основна потреба людини в теплі людини може дещо змінитися внаслідок індивідуального сприйняття тепла людини. Так би люди мали,

що сильно обігрівають їхні кімнати
або які регулярно тепло одягаються і таким чином краще ізолюються,

менші втрати тепла і, отже, вимагали меншої витрати енергії. І навпаки, ті,

що є більш холодним середовищем
вподобаний і менш одягнений,

потрібно відповідно більше енергії.

Завантажуючи відео, ви приймаєте політику конфіденційності YouTube.
Вивчайте більше