Energieumsatz im menschlichen Körper

Hast Du Dich schonmal gefragt, welche Leistung Dein Körper vollbringt, wenn Du an Deinem Schreibtisch sitzt? Oder was mit der Nahrung geschieht, die Du tagtäglich zu Dir nimmst? Hier bekommst Du eine Antwort zu diesen Fragen!

Energie- und Wärmehaushalt 

Der Mensch ist ein lebendiger Heizkörper. Er bringt bereits im Ruhezustand, sei es auf der Couch sitzend oder im Bett liegend, eine Leistung von ca. $$100 \, W$$ auf. Ein Großteil der generierten Energie verlässt den Körper in Form von Wärme. Diese Wärme hast Du bestimmt schon gespürt, wenn Du Dich im Winter an jemanden gekuschelt hast. Doch mit der Körperwärme kann man nicht nur sein Gegenüber wärmen: Am Stockholmer Bahnhof wird die Wärme der Durchreisenden gespeichert, um ein nahegelegenes 13-stöckiges Bürogebäude zu heizen. Abgefahren, oder?

Um Wärme abgeben zu können, muss jedoch auch der Mensch erst einmal Energie aufnehmen. Nicht umsonst gibt es das Müsli zum Frühstück und die Pizza zum Mittagessen. Wir Menschen nehmen die Energie, die wir zum Leben brauchen, über Nahrungsmittel auf. Durch chemische Reaktionen mit Sauerstoff werden die Nahrungsmittel im Körper zersetzt und in Energie umgewandelt. Ein Teil dieser Energie wird dabei als Wärme abgegeben.

Die Energie, die für überlebenswichtige Funktionen wie Atmung und Herzschlag benötigt wird; also die Energie, die dafür sorgt, dass Du nicht tot umfällst, wird als Grundumsatz bezeichnet. Bei sportlichen Aktivitäten muss genug chemische Energie bereitgestellt werden, damit sowohl der Grundumsatz als auch die zusätzlich zu erbringende Leistung abgedeckt werden können. Außerdem wird immer ein Teil der zugeführten Energie in innere Energie umgewandelt und als Wärme abgegeben. Deine Muskeln können beim Sport tatsächlich maximal nur $$25 \, \%$$​ der gesamten Energie verarbeiten, der Rest geht in innere Energie über.

Beispiel: 

Gegeben: Eine Person, die $$80 \, kg$$ wiegt, radelt mit dem Fahrrad in zwei Minuten $$30 \, m$$ den Berg hoch. Wir nehmen eine Erdbeschleunigung von $$g = 10,0 \dfrac {N}{kg}$$ an.

Gesucht: Du würdest gerne wissen, welche Leistung sie dafür aufbringen muss.

Verwende die folgende Formel: 

$$P = \dfrac{\triangle E}{\triangle t} = \dfrac {m \cdot g \cdot h}{\triangle t}$$

Setze die Werte korrekt in die Formel ein und berechne das Resultat:

$$P = \dfrac {80 \, kg \cdot 10 \, \dfrac {N}{kg} \cdot 30 \, m} {120 \, s} = 200 \, \dfrac {N \cdot m}{s} = 200 \, \dfrac {kg \cdot m^2}{s^3} = 200 \, W$$​​

Lösung: $$\underline {Die \, aufgebrachte \, Leistung \, beträgt \, 200 \, Watt.}$$​