Wie­der­ho­lung: Wär­me­trans­port­ar­ten – Auf­ga­ben

Jeder Mensch muss für sei­nen Grund­um­satz täg­lich eine En­er­gie­men­ge von etwa 2400 kcal(10000 kJ) über die Nah­rung zu sich neh­men. Genau diese En­er­gie­men­ge muss aber über den Tag wie­der an die Um­welt ab­ge­ge­ben wer­den, da der Mensch sonst ent­we­der schwitzt oder friert.

Frage 1:

Be­rech­ne die damit re­sul­tie­ren­de Leis­tungs­ab­ga­be (=En­er­gie­um­satz pro Zeit) an die Um­welt eines nicht schwit­zen­den oder frie­ren­den Men­schen in W?

Frage 2:

Er­klä­re, ob ein frie­ren­der Mensch mehr oder we­ni­ger En­er­gie pro Tag an die Um­welt ab­gibt, als einer der nicht friert?

Die Ab­ga­be der ther­mi­schen En­er­gie an die Um­welt er­folgt zu glei­chen Tei­len durch Wär­me­strah­lung und Wär­me­strö­mung (Kon­vek­ti­on). Beide Wär­me­ver­lus­te stei­gen pro­por­tio­nal mit der Ober­flä­che des Kör­pers. Unser Mo­dell­mensch möge eine Ober­flä­che von 1,8 m² haben.

Die Wär­me­ab­ga­be durch die Wär­me­strö­mung lässt sich mit der fol­gen­den For­mel be­rech­nen:

Frage 3:

Wie groß ist die Leis­tungs­ab­ga­be des Men­schen nur durch Kon­vek­ti­on (P_Konvektion)?

Frage 4:

Wie hoch soll­te nach die­ser Glei­chung die Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur der Klei­dung sein, wenn die Um­ge­bung eine Tem­pe­ra­tur von 21 °C hat? (P_konvektion = 58 W)

Frage 5:

Wel­che Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur darf die Klei­dung dem­nach nur haben, wenn die Um­ge­bungs­tem­pe­ra­tur um 10 Grad sinkt, ohne dass der Mensch friert?

Frage 6:

Was tut ein Mensch i.d.R. wenn er fiert oder wenn er schwitzt? Be­ant­wor­te die Frage auch unter Be­nut­zung der an­ge­ge­be­nen For­mel für die Leis­tungs­ab­ga­be P.

Ar­beits­blatt: Wie­der­ho­lung: Wär­me­trans­port­ar­ten: Her­un­ter­la­den [docx][397 KB]

Wei­ter zu Ur­sa­chen der Erd­er­wär­mung