Auch wenn es heute ein wenig kühler ist – die letzten Tage sind ein guter Anlass, mal darüber nachzudenken, warum uns eigentlich so heiß wird, wenn es mal mehr als 30 oder 35 Grad sind und welche Physik dahinter steckt.
Im ersten Moment könnte man ja meinen, Temperaturen von etwa 35°C müssten für uns ideal sein – immerhin entspricht das ja unserer Körpertemperatur. (In diesem Text hantiere ich vor allem mit Abschätzungen – deswegen mache ich zwischen 35°C und 37°C keinen besonderen Unterschied; außerdem ist unsere Körpertemperatur eh nicht überall gleich. Für die Körperoberfläche sind 32-35°C halbwegs brauchbare Werte.) Eigentlich sollten wir bei dieser Temperatur also perfekt im thermischen Gleichgewicht mit der Umgebung sein.
Das ist aber natürlich nicht so, denn wir verbrauchen ja ständig Energie. Der Ruheumsatz eines Menschen beträgt so etwa 2000 Kalorien am Tag – aber Vorsicht: Das, was wir meist im Alltag als “Kalorien” bezeichnen, sind in Wahrheit Kilokalorien: 1kcal=1000cal.
Eine Kilokalorie ist die Wärmemenge, die man braucht, um ein Kilogramm Wasser um ein Grad zu erwärmen (wobei das eine etwas ungenaue Definition ist, weil die Wärmekapazität von Wasser, also die Wärmemenge, die man zum Erwärmen um ein Grad braucht, selbst ein bisschen von der Temperatur abhängt – aber wie gesagt, solche Feinheiten sollen mich heute gar nicht interessieren, ich jongliere nur grob ein paar Zahlen). Mit 2000kcal könnte man also satte 2000Kilogramm Wasser um ein Grad erwärmen, oder 1000Kilogramm um zwei Grad oder 65 Kilogramm (so etwa meine Körpermasse) um etwas mehr als 30 Grad.
Da sieht man schon, warum ich mich bei 35 Grad nicht besonders wohlfühlen werde, ohne irgendwie Wärme loszuwerden – mein Körper würde allein auf Grund des Grundumsatzes, also nur um den Betrieb aufrecht zu erhalten, so viel Wärme produzieren, dass sich meine Körpertemperatur pro Stunde um etwa 1 Grad erhöhen würde. Nach 3-4 Stunden hätte ich also extremes Fieber, wenig später wäre es dann wohl vorbei. Es ist also nicht verwunderlich, dass ich bei 35 Grad ins Schwitzen komme. (Zum Schwitzen gleich noch mehr.)
Nicht mehr Schwitzen tue ich dann, wenn es etwas kühler ist. Irgendwo (ich glaube, es war in Hoymar von Dithfurths großartigem Buch “Querschnitte”) habe ich mal gelesen, dass ein ruhender, unbekleideter Mensch bei etwa 30 Grad Außentemperatur so viel Wärme durch die Haut abführt, dass er weder friert noch schwitzt. Dieser Temperaturwert ist natürlich nicht ganz scharf definiert, weil wir ja durch Tricks wie etwa die Erweiterung der Blutgefäße unter der Haut oder in den Extremitäten die Oberflächentemperatur unserer Haut und damit den Wärmefluss nach außen beeinflussen können. Außerdem spielt natürlich auch eine Rolle, wie sich die Luft bewegt – sobald es windig ist, wird mehr Wärme abgeführt, weil die warme Luft über der Haut schneller abtransportiert wird.
Also: Nehmen wir vereinfachend an, dass wir uns bei einer Hauttemperatur von 35°C und einer Umgebungstemperatur von 30°C wohlfühlen und der Abfluss von Wärme genau der Wärmeproduktion des Körpers entspricht. Die ist übrigens, umgerechnet auf Sekunden und SI-Einheiten, ziemlich genau 100W – ein Mensch strahlt also soviel Wärme ab wie eine helle Glühlampe (was nebenbei auch erklärt, warum es auf Partys in kleinen Räumen schnell ziemlich warm wird). Der Wärmefluss beträgt jetzt also 100W – pro Sekunde erzeugen wir 100 Joule an Wärmeenergie, die nach außen abfließen.
Der Wärmestrom zwischen einem Körper und dem umgebenden Medium ist proportional zur Temperaturdifferenz. Wenn wir also die Außentemperatur um bloß 2,5°C erhöhen, dann ist die Temperaturdifferenz statt 5°C nur noch 2,5°C – der Wärmestrom wird halbiert und wir kommen so langsam ins Schwitzen, um zusätzliche Wärme abzuführen. Verringern wir umgekehrt die Außentemperatur auf 25°C, beträgt der Wärmefluss jetzt 200W – da wir nur 100W an Wärmeleistung produzieren, wird uns dann langsam kühl und wir ziehen uns lieber etwas über. (Achtung: Ein großer Teil der Körperwärme geht auch durch Strahlung verloren, aber bei kleinen Temperaturgradienten gilt auch hier, dass der Wärmetransport propotional zur Temperaturdifferenz ist.)
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