Výpočet energie vyzařované lidským tělem
Lidské tělo ať chceme nebo ne, vyzařuje jisté nezanedbatelné množství energie. V odborné literatuře se většinou jako zjednodušující uvádí, že vyzářený výkon je cca 100W. Tato hodnota je velmi důležitá z mnoha důvodů.
Každý kdo někdy musel počítat s větším množstvím lidí v jedné místnosti, by měl brát v úvahu, že X lidí, i když nic nedělá, vyprodukuje minimálně X*100W. Zvláště ženy pak rády pracují s touto hodnotou jako s tzv. bazálním metabolismem v rámci různých diet. Pokud víme, že tělo vyzařuje jako 100W žárovka a 1J je 1W/s, pak prostým vynásobením 100W * 86400s (sekund za 24h) dostaneme, že za den spálíme při nicnedělání asi 8640kJ. V nejrůznějších dietách se můžete dočíst, že tato hodnota je ve skutečnosti "mezinárodně" pro muže 7100kJ a pro ženy o něco nižší 6700kJ a že se snižuje s věkem.
Všecho hezké, já se ovšem dietě příliš věnovat nehodlám, spíš mne zajímalo, kde se tato hodnota vzala.
Počítáme vyzářený výkon
K výpočtu výkonu vyzářeného lidským tělem, vystačíme s trochou fyziky a kalkulačkou. Výpočet se zakládá na znalosti Stefan-Boltzmannova zákona, který říká, jakou energii vyzařuje absolutně černé těleso a zní
P = sigma * T^4
kde sigma je Stefan-Boltzmannova konstanta a ta je 5.67*10^-8 Wm-2K-4, teplota T je pak v kelvinech, kde přepočet stupňů na kelviny je jednoduchý - absolutní nula 0K je -273,15C.
Použitím přímo tohoto vztahu bychom ale dostaly vyzařování těla v prostředí kde je v okolí absolutní nula. V takovém prostředí se ale živý člověk vyskytuje stěží. Je tedy potřeba počítat s rozdílem teplot těla Ttela a běžného okolí Tokoli
P = sigma * (Ttela^4 - Tokoli^4)
Takto by nám vyšel výkon vyzářený člověkem na m2, což je sice hezké, ale ještě nám kousek chybí - a to je znalost plochy člověka. Protože plocha člověka se špatně měří (prakticky to jde např. tak, že se obalíte nepřekrývajícími pruhy toaletního papíru a jeho délku pak vynásobíte jeko šířkou), budeme muset vystačit s hodnotou pro naše zeměpisné souřadnice průměrnou a to cca 1.8m2 = S.
Výsledný vztah:
P = S * sigma * (Ttela^4 - Tokoli^4)
Nyní dosadíme nějaké přijatelné hodnoty a vypočteme
P = 1.8 * 5.67*10^-8 * ((273.15+36.5)^4 - (273.15+20)^4) = 184.567195333W
Vidíme tedy, že v našich pokojových podmínkách (20C) s naším průměrným jedincem (1.8m2) máme skoro dvakrát tak velký výkon než je všeobecně uznávaná míra. Přepočet na kilojoule nám dá 15946kJ denně, což je více než dvojnásobek uváděný v dietní literatuře.
Ze vztahu, je jasné, že vyzařovaná energie se mění v závislosti na teplotě okolí, ploše jedince a teplotě jedince.
Co se tedy s bazálním metabolismem stane když máme horečku?
P = 1.8 * 5.67*10^-8 * ((273.15+39)^4 - (273.15+20)^4) = 215.237970365W
Je tedy vidět, že při změně tělesné teploty o 2.5C se vyzářený výkon změní o cca 30W, což je asi 14%. To máme zvýšení spotřeby energie o cca 2678kJ na den. Takže vážení nemocní, hurá do polomáčenek.
Jen poznamka: vas vypocet rika, jaky je vydej v pripade, ze cely den chodite nahy(a). Obleceni (tj. izolant) bude vypocet lehce zeslozitovat. Ale hezky se to cetlo.
vlk - 02.01.2007 14:58
Povrchova teplota cloveka je 36,5? Neobleka se? Neni clovek jako clovek.McM - 11.02.2008 10:11
Vypocet je samozrejme hodne priblizny (kdo z nas je cerne teleso ze), zmena vykonu pri zmene teploty cloveka, ale bude myslim spravne, takze ta posledni veta – obhajoba snedeni polomacenek – doufam stale plati. :)covex - 12.02.2008 19:36
Náboj lidského těla...
Listopad 2009
Miroslav Provod
Editor: Vas prispevek jsem musel smazat protoze byl neumerne dlouhy, nejednalo se o komentar a mel pramalo spolecneho s obsahem clanku.