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