Wie viel Energie in Form von Wärme gibt ein menschlicher Körper ab?

Wie viel Energie in Form von Wärme gibt ein menschlicher Körper im Ruhezustand ab?

Antworten (4)

Das ist leicht. Der Energiebedarf eines durchschnittlichen Mannes beträgt 2.500 Kalorien pro Tag, und eine Kalorie entspricht 4184 J. Daher gibt er etwa 10,5 MJ/Tag oder etwa 120 W ab.

Eine durchschnittliche Frau benötigt 2.000 Kalorien pro Tag, also gibt sie etwa 97 W ab.

Gibt der menschliche Körper all die Energie, die er aus der Nahrung gewonnen hat, als Wärme ab? Wenn ja, haben Sie beim Eintippen dieser Antwort etwas Energie aufgewendet - was ist die Energiequelle?
@New_new_newbie: Angenommen, Ihr Gewicht bleibt gleich, geben Sie die gesamte Energie Ihrer Nahrung als Wärme ab. Wenn Sie fetter werden, bedeutet das, dass Sie einen Teil der Energie behalten und in chemische Energie (zB Fett) umwandeln. Umgekehrt, wenn Sie dünner werden, bedeutet dies, dass Sie chemische Energie in Fett in Wärme umwandeln, also geben Sie mehr Wärme ab, als Sie von Ihrer Nahrung erhalten. Ich habe die Energie, dies zu schreiben, von meinem Körper, der Glukose mit Sauerstoff reagiert, um Wasser, Kohlendioxid und Energie zu produzieren.
Falsch. Energie wird im menschlichen Körper als ATP gespeichert ( en.wikipedia.org/wiki/Adenosine_triphosphate ). Die als PO-Bindung gespeicherte chemische Energie wird freigesetzt. Natürlich geht ein Teil davon als Wärme verloren, aber wenn das Aufheben eines 400 g schweren Steins auf 1 m Höhe 4 J Arbeit erfordert, stammen diese 4 J von der Nahrung, die Sie konsumiert haben. Andernfalls wäre der Energieerhaltungssatz verletzt, wenn Ihre ``Eingabe = Ausgabe als Wärme'' Vermutung wahr wäre. Also noch einmal, was ist die Energiequelle für das Schreiben dieses Beitrags, wenn die gesamte Energie, die Sie aus der Nahrung erhalten, als Wärme abgegeben wird?
@New_new_newbie: Der von Ihnen verlinkte Artikel enthält im zweiten Absatz: ATP wird daher in Organismen kontinuierlich recycelt . ATP wird nicht für die Langzeitspeicherung verwendet. Mittelfristige Speicherung ist wie Glykogen und langfristige Speicherung ist wie Fett.
@New_new_newbie: Ja, wenn ich ein Gewicht hebe, wurde ein Teil der Energie, die ich aus der Nahrung bekomme, in potenzielle Energie des Gewichts umgewandelt. Ich nehme an, es wäre genauer zu sagen, dass die Energie aus der Nahrung als Wärme + potenzieller Energiegewinn endet. Im wirklichen Leben ist es unwahrscheinlich, dass wir langfristig potenzielle Energieänderungen an unserer Umgebung vornehmen (ich nehme an, Bauherren tun dies, obwohl ihre Gebäude irgendwann einstürzen werden, sodass die Energie schließlich als Wärme endet).
Recycelt bedeutet Schöpfung durch Energie, die Sie aus Lebensmitteln gewinnen, und diese Energie wird bei Bedarf freigesetzt. Außerdem gibt es kein allgemeines Erhaltungsgesetz dafür, wie viele ATPs sich zu einem bestimmten Zeitpunkt im menschlichen Körper befinden. Es heißt auch nicht, dass es als Wärme abgegeben wird. Wie auch immer, was ist mit der Energieeinsparung?
Tut mir leid, dass ich das vorherige eingegeben habe, als Sie geantwortet haben.
1. Warum nur potentielle Energie? Energie für all die Arbeit, die Sie tun, kommt aus der Nahrung. \\ 2. Ich habe nie gesagt, dass wir permanent Energie gewinnen und in irgendeiner Form speichern. Es ist natürlich alles dynamisch. Aber wenn alles, was in uns eindringt, „als Wärme“ wieder ausgeht, hätten wir Physiker große Probleme, Energieeinsparungen zu rechtfertigen.
Es ist erwähnenswert, dass ~100 W der Durchschnitt über 24 Stunden sind, einschließlich der Zeit, die mit Schlafen verbracht wird. Radfahrer, die Leistungsmesser verwenden, können 400 W auf ihr Fahrrad übertragen . Als ich eine Klimaanlage für einen geschlossenen Industrieraum kaufte, wurde mir geraten, 500 W pro Person einzuplanen (obwohl ich vielleicht verkauft wurde, weil das eine großartige Klimaanlage war).
Aus Gesprächen mit einem Architekten vor langer Zeit ging hervor, dass seine Faustregel für eine inaktive Person (die einen Film ansieht) etwa 100 W betrug. Die Strahlungsberechnung ist irreführend, da die Menschen hier auf der Erde nicht in den Weltraum strahlen, sondern von Dingen umgeben sind, die sich in der Temperatur nicht sehr von ihrer selbst unterscheiden (relativ zu 2,8 K CMB).
Ich denke, das ist ungefähr richtig. Es kommt darauf an, wie viel Arbeit Sie leisten. Ich vermute, dass es auch für einen Radfahrer ungefähr richtig ist, da sie einfach mehr Kalorien verbrauchen. Laufen kann 1000 Kalorien/Stunde verbrauchen. Nicht sicher, welcher Bruchteil als Wärme.
Ein wesentlicher Teil der Nahrung, die Sie zu sich nehmen, besteht aus Eiweiß. Ein Großteil dieses Proteins wird verwendet, um die Muskelmasse zu erhalten (Erhaltung der Masse), anstatt Wärme zu erzeugen. Um diese Frage zu beantworten, wäre wahrscheinlich eine vollständige Wärme- und Stoffbilanz der Lebensmittel, die eine Person zu sich nimmt, erforderlich, was eine sorgfältige Berücksichtigung des Kaloriengehalts aller Lebensmittel und Abfallprodukte, mit denen die Person umgeht, erfordern würde.
Wenn ich einen schweren Stein vom Fuß eines Berges nach oben trage und ihn dort lasse, dann wurde zumindest ein Teil der Kalorien, die ich gegessen habe, nicht in Wärme umgewandelt ... Zumindest noch nicht . Aber dann, selbst wenn der Felsen schließlich gestört wird und er den Hügel hinunterrollt und sich und andere Dinge auf dem Weg leicht erwärmt; das ist Wärme, die nicht von meinem Körper abgestrahlt wurde .
@jameslarge Natürlich ist es nicht ganz richtig, aber Sie verfehlen den Punkt - dies ist eine großartige Berechnung auf dem Handrücken, die Ihnen etwas gibt, das dem tatsächlichen Wert für den durchschnittlichen Joe sehr nahe kommt. Selbst wenn Sie den ganzen Tag nichts tun, außer zu essen und schwere Gegenstände hochzuheben, würde fast die gesamte Energie, die Sie aufnehmen, als Wärme freigesetzt. Säugetiere sind äußerst ineffiziente Wärmekraftmaschinen - je nach Arbeitsaufwand liegt der effektive Wirkungsgrad "Nahrung -> geleistete Arbeit" zwischen 20 % und nur 1 % . Und die Obergrenze ist die Art "den ganzen Tag radeln", nicht "einmal am Tag ein bisschen trainieren".
Hallo Rizwan. Vielen Dank für die vorgeschlagene Bearbeitung, aber beachten Sie, dass eine Kalorie mit einem großen C tausend Kalorien mit einem kleinen *c ist .
„Unter der Annahme, dass Ihr Gewicht gleich bleibt, geben Sie die gesamte Energie Ihrer Nahrung als Wärme ab.“ ehmmm, was ist mit Ausscheidungen?

Ich zögere, John zu widersprechen, aber: Es ist einfach anzunehmen, dass der Kalorienverbrauch gleich dem Kalorienverbrauch ist oder dass der Kalorienverbrauch nur Wärme ist, im Gegensatz zum Bewegen von einem Ort zum anderen, zum Heben von Kisten usw. Ein weitaus besseres Modell ist meiner Meinung nach einzurichten der menschliche Körper als Schwarzkörperquelle mit ϵ = 0,98 (Emissionsgrad), Temperatur = 310 K und eine vernünftige Schätzung der gesamten Körperfläche. Dann vergleichen Sie die Wärmeaufnahme von beispielsweise einer Umgebungstemperatur von 294 K, um den Nettowärmeabfluss zu sehen.

Das ignoriert den leitfähigen und konvektiven Wärmefluss :-) .

Siehe zum Beispiel den exzellenten Rechner bei Hyperphysics

Ja, ich erinnere mich, dass das Ergebnis nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz dem von John Rennie nahe kommt. Im Weltraum ist die Leistungsabgabe nah dran 1 k W , ziemlich beeindruckend!
Ich gehe davon aus, dass die Strahlungsverluste des schwarzen Körpers im Vergleich zu anderen Wärmeverlusten des menschlichen Körpers unter den meisten gewöhnlichen Umständen gering sind. Ich habe die Zahlen nicht gemacht, aber ich wette, dass der Wärmeverlust durch das Einatmen von Gas bei Umgebungstemperatur und das Ausatmen bei Körpertemperatur viel größer ist als die Schwarzkörperstrahlung, wenn Sie in einem typischen Büro hinter einem Schreibtisch sitzen. Hinzu kommt die Verdunstungskühlung, da der ausgeatmete Atem normalerweise mehr Feuchtigkeit enthält.
Glauben Sie nicht, dass all diese mechanische Energie auch als Wärme endet, es sei denn, Sie bauen eine Zikkurat oder speichern auf andere Weise viel Gravitationspotenzial?
@rob, ja, das meiste tut es. Aber denken Sie nur an die gespeicherte Entropie, die durch das Lernen einer Menge Zeug entsteht (hochgeordnete :-) Neuronenstrukturen).
@Carl Nun, wenn ich ein Terabyte an Informationen in den Speicher übertrage (scheint unangemessen groß zu sein), ist die minimale Entropieänderung S = k ln ⁡ 2 40 ≈ 1200 K / e v . Bei meiner Körpertemperatur beträgt die minimale Energiefreisetzung nur etwa 1/4 eV. Selbst wenn das Verhältnis von physikalischer zu Informationsentropie eine Milliarde zu eins ist, habe ich immer noch viel weniger als ein Joule Wärme, die mit dem Lernen verbunden ist. Ich denke nicht, dass es eine große Korrektur ist.
Die Frage fragt nach dem Restfall. Also keine Umzugskartons.
Upvotes rundum - ich liebe die Art und Weise, wie eine einfache Frage eine Diskussion anstoßen kann :-)
@ rob - Ich denke, die Frage war nicht, was letztendlich passiert. `OP' sprach darüber, zB was ein IR-Scanner sehen würde - wie viel Wärme in einer bestimmten kurzen Spanne abgegeben wird. Nichts überlebt schließlich, nicht einmal Zikkuraten, aber darum geht es nicht. :)
Diese Antwort bedeutet, dass ich während einer heißen Sommerwoche in meiner wirklich heißen Wohnung keine Wärme abstrahle und alle meine Nahrungskalorien mit 100%iger Effizienz direkt in Arbeit umwandeln werde. Im Sommer verstoße ich regelmäßig gegen den 2. Hauptsatz der Thermodynamik.

Die Antwort von John Rennie ist ungefähr +/- 1 % richtig.

Sicher, man kann etwas hochheben, Arbeit verrichten, statt Wärme abzugeben. Aber Sie heben ebenso oft etwas nach unten und wandeln seine potenzielle Energie in Wärme um, die Ihr Körper abgibt. Außerdem sind die meisten Lasten, die Sie heben, gering im Vergleich zu den Energiekosten für den Betrieb der chemischen Fabrik, die Ihr Körper ist.

Oder nehmen wir an, Sie steigen in einem 20-stöckigen Gebäude die Treppe hinauf. Angenommen 1 Etage = 10', das sind 200 ft-lb. der Arbeit, oder rund 270J. Nehmen wir an, Sie brauchen 2 Minuten, in denen Ihr Körper 120 * 100 = 12.000 J Wärme abgibt. Die geleistete Arbeit macht also nur etwa 2 % der Gesamtenergie aus, die Sie beim Treppensteigen verbraucht haben. Und ein moderner Mensch verrichtet den größten Teil des Tages keine körperliche Arbeit, sodass die Umwandlung in Arbeit weniger als 1 % Fehler ausmacht.

Außerdem kletterst du (normalerweise) ungefähr so ​​​​viel nach unten, wie du nach oben kletterst – wiederum wandelst du deine potentielle Energie in Wärme um – so dass sich das ziemlich aufhebt.

Gehen Sie einfach davon aus, dass Sie etwa 100 W benötigen, um Ihren Körper im Leerlauf zu betreiben, mehr, wenn Sie "arbeiten" müssen (Laufen usw.).

Ähm ... Sie haben vergessen, das Gewicht der Person in Ihre 200-Fuß-Treppenaufstiegsberechnung aufzunehmen! Eine typische Person kann über 100 W anhaltende mechanische Leistung erbringen, Spitzensportler können näher an 500 W herankommen. Die Sprintanstrengung ist vielleicht doppelt so hoch. Versucht, diese Antwort zu bearbeiten ...
@ Michael und bgold: Wir sind nicht sehr effizient darin, chemisch gespeicherte Energie in mechanische Arbeit umzuwandeln. IIRC, rund 20 % beim Laufen, bis zu 25 % beim Radfahren. Wenn unsere Leistung also 100 W mechanisch beträgt, haben wir gleichzeitig eine zusätzliche Leistung von 300 - 400 W in Form von Wärme. Wenn wir etwas nach unten heben, geben wir nicht nur Wärme aufgrund des Verlusts an potentieller Energie des Gewichts ab, sondern auch zusätzlichen Kopf von unseren Muskeln (das Herunterheben macht auch hungrig!).

Als grobe Planungsgröße für Gebäudeplanung etc. 1 Mensch = 100 Watt.

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