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Erstellt am: 23.05.2022
Zuletzt geändert am: 06.02.2024
Inhalt des Beitrags:

Thermodynamik - thermischer Effekt – Was versteht man darunter?

Die menschliche Thermodynamik ist das Studium der Energie- und Entropieaspekte der am menschlichen Leben beteiligten Arbeitszyklen, nämlich derjenigen, die zwischen Wärme, Spontaneität, Irreversibilität und den darin definierten Gesetzen existieren. Kurz gesagt, die menschliche Thermodynamik ist das Studium der Wärme und ihrer Beziehung zu der Bewegung und den Veränderungen im Gleichgewicht des menschlichen Körpers.

Nahrungsaufnahme

Betrachten Sie nun die Auswirkungen des Essens. Der Körper verstoffwechselt alle Lebensmittel, die wir zu uns nehmen. Essen erhöht die innere Energie des Körpers, indem es chemische, potentielle Energie hinzufügt. Im Wesentlichen verwendet der Stoffwechsel einen Oxidationsprozess, bei dem die chemische potentielle Energie der Nahrung freigesetzt wird. Dies impliziert, dass die Nahrungsaufnahme in Form von Arbeit erfolgt. Die Nahrungsenergie wird in einer speziellen Einheit angegeben, die als Kalorie bekannt ist. Diese Energie wird gemessen, indem Lebensmittel in einem Kalorimeter verbrannt werden, wodurch die Einheiten bestimmt werden.

Innere Energie

Unser Körper verliert innere Energie, und es gibt drei Orte, an die diese innere Energie gehen kann – zur Wärmeübertragung, zur Verrichtung von Arbeit und zur Speicherung von Fett (ein winziger Bruchteil geht auch in die Zellreparatur und das Zellwachstum). Wärmeübertragung und Arbeit nehmen innere Energie aus dem Körper, und dann gibt Nahrung sie zurück. Wenn Sie genau die richtige Menge an Nahrung zu sich nehmen, bleibt Ihre durchschnittliche innere Energie konstant. Was Sie durch Wärmeübertragung und Arbeit verlieren, wird durch Nahrung ersetzt, so dass auf lange Sicht ΔU = 0 ist. Wenn Sie wiederholt zu viel essen, ist ΔU immer positiv und Ihr Körper speichert diese zusätzliche innere Energie als Fett. Das Gegenteil ist der Fall, wenn Sie zu wenig essen. Wenn ΔU einige Tage lang negativ ist, verstoffwechselt der Körper sein eigenes Fett, um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten und Arbeit zu verrichten, die dem Körper Energie entzieht. Dieser Prozess ist, wie eine Diät Gewicht produziert.

Stoffwechsel

Das Leben ist nicht immer so einfach, wie jeder der Diäten macht weiß. Nur wenn sich die Energiezufuhr über mehrere Tage ändert, speichert der Körper Fett oder verstoffwechselt es. Sobald Sie eine große Diät gemacht haben, ist die nächste weniger erfolgreich, da Ihr Körper die Art und Weise verändert, wie er auf eine niedrige Energieaufnahme reagiert. Ihr Grundumsatz ist die Rate, mit der Nahrung in Wärmeübertragung und Arbeit umgewandelt wird, während sich der Körper in völliger Ruhe befindet. Der Körper passt seinen Grundumsatz an, um Über- oder Unterernährung (teilweise) auszugleichen. Der Körper wird die Stoffwechselrate verringern, anstatt sein eigenes Fett zu eliminieren, um die verlorene Nahrungsaufnahme zu ersetzen. Sie werden durch den niedrigeren Stoffwechsel schneller auskühlen und weniger Energie haben, und Sie werden nicht mehr so ​​schnell abnehmen wie zuvor. Bewegung hilft bei der Gewichtsabnahme, da sie sowohl eine Wärmeübertragung von Ihrem Körper als auch von der Arbeit erzeugt und Ihre Stoffwechselrate erhöht, selbst wenn Sie sich im Ruhezustand befinden.

Kühlung des menschlichen Körpers

Ein erwachsener Mann muss aufgrund seines Grundumsatzes etwa 90 Watt Wärme abgeben. Problematisch wird dies, wenn die Umgebungstemperatur über der Körpertemperatur liegt, denn alle drei gängigen Wärmeübertragungsmechanismen wirken diesem Wärmeverlust entgegen, indem sie Wärme in den Körper übertragen. Unsere Fähigkeit, unter solchen Bedingungen zu existieren, beruht auf der Effizienz der Kühlung durch die Verdunstung von Schweiß. Bei einer Temperatur von 45 Grad Celsius muss der Verdunstungsprozess die Wärmeübertragung in den Körper überwinden und genug Wärme abgeben, um eine Netto-Energieflussrate von 90 Watt nach außen zu erreichen. Aufgrund der körpereigenen Temperaturregulierungsmechanismen wird erwartet, dass die Hauttemperatur auf 37°C ansteigt, an welchem ​​Punkt die Schweißbildung beginnt und ansteigt, bis die Verdunstungskühlung ausreicht, um die Haut nach Möglichkeit auf 37°C zu halten. Mit diesen Annahmen über die Temperaturen ergibt das Stefan-Boltzmann-Gesetz für eine Fläche von 2 qm und einen Emissionsgrad von 0,97 eine Nettoeingangsleistung von 109 Watt für den Körper. Die Schweißkühlung muss das überwinden und für den Ausgleich den Nettoabfluss von 90 Watt erzeugen.

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