Средний энергетический баланс человека составляет 100100100 Вт, но мощность, излучаемая телом, составляет 100010001000 Вт?

В среднем человек потребляет около 2000 г. килокалорий в сутки. Это превращается примерно в 2000000 калории / 86400 секунды или около 100 джоулей/секунду дает примерно 100 Вт.

Но если вы используете температуру тела человека 310 Кельвинов, закон Стефана-Больцмана

п знак равно е о А Т 4
говорит мощность, излучаемая человеком с площадью поверхности 2 м 2 и коэффициент излучения 1 составляет 1000 Вт.

Что здесь не так?

Скорее всего при переводе в джоули нужно умножать на 4,18 при переводе калорий в джоули
Именно поэтому я ношу свитер, когда на улице холодно.
Это означает, что вы должны быть в состоянии согреться даже в обнаженном виде при очень низких температурах, усердно работая. Если вы используете 250 Вт на велосипеде, вы будете сжигать энергию со скоростью около 1000 Вт.
@Триаттикус. Я думаю, что он сделал это. Умножьте 2000000 на 4,18 и разделите на 86400, вы получите 97 Вт. Нет?
Примечания: единица измерения кельвина не имеет степени; и это ватт , а не ватт.
Температура большей части кожи ниже 37°C, особенно если она не защищена одеждой. Из-за показателя степени ^4 это имеет большое значение.
@jpa Хороший улов. Я думаю, что это около 30°C до 32°C.
@jpa: при низких температурах это не имеет большого значения. При 32°C человеческая кожа по-прежнему будет излучать 960 Вт. Чтобы излучать только 100 Вт, температура кожи должна быть 173 К, то есть -100°C.

Ответы (3)

Вы забываете, что также поглощаете радиацию из окружающей среды. Формула, которую вы хотите,

п сеть знак равно ϵ А о ( Т кожа 4 − Т окружение 4 )

Вы можете найти больше информации о гиперфизике: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/bodrad.html

Я не согласен с этим ответом. Нет необходимости ссылаться на тепловой баланс. Спрашивающий ничего не забыл об окружении человеческого тела. Его утверждение справедливо и в глубоком космосе (где Т окружение ≈ 3 К ), а также комнатной температуры. Сила, излучаемая человеком, - это не то выражение, которое вы написали п н е т , это то, что написал спрашивающий.
Вопрос делает неявное предположение, что все излучаемое тепло должно генерироваться внутри человека. Но если какое-то количество тепла поглощается, его не так много нужно генерировать. Человек в глубоком космосе будет изолирован скафандром, так что внутренняя поверхность излучает некоторое количество тепла обратно, а внешняя поверхность намного холоднее и излучает меньше тепла в космос.
Если вы поместите человека в глубокий космос без какой-либо изоляции, разве он не замерзнет насмерть?
@PeterShor так и должно быть! Но это не меняет того факта, что этот ответ обходит вопрос и вообще не касается его. Вопрос по излучаемой мощности, 2 разных расчета, которые в принципе должны дать один и тот же результат, не сошлись. Речь идет не об ощущении холода или жара из-за теплопередачи излучением, в отличие от того, на чем, похоже, сосредоточен этот ответ.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: Насколько я могу судить, этот ответ правильный и отвечает на вопрос. Телу нужно лишь «заплатить» за то, чего ему не хватает, чтобы достичь теплового равновесия. Когда есть дефицит (т.е. окружающая среда холоднее, чем кожа человека), организму необходимо сжигать больше пищи, чтобы температура тела оставалась постоянной. В теплой ванне нужно расходовать меньше энергии, чем при лежании на снегу. А голышом в космосе нужно съедать 20 000 килокалорий в день.
Если вы используете 32 ° C и 20 ° C, вы получите около 160 Вт, что является правильным порядком величины. Поскольку мы (обычно) не ходим голыми, тело должно меньше гореть.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR Значит, вы говорите только об одной части теплового потока, а не о чистом тепловом потоке?
@AaronStevens Нет, я вообще не говорю о тепловом потоке. Организм человека излучает около 100 Вт за счет приема пищи и того, как она перерабатывается в нашем организме (на первый взгляд, вне зависимости от внешней температуры). Но расчеты показывают, что черное тело при температуре 37°C будет излучать на порядок больше мощности. Однако Эрик Дюминил указывает, что 100 Вт излучения на самом деле зависят от внешней температуры и должны быть меньше, чем жарче (что на самом деле имеет смысл). Текущий ответ ничего не говорит об этом и утверждает, что использует формулу, которая не приведет к ответу.
ϵ может быть разным для кожи и окружающей среды, верно?
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: Извините, я не понимаю вашей точки зрения и почему вы считаете этот ответ неверным. Возможно, вы захотите написать свой собственный ответ, это может облегчить понимание вашей точки зрения и посмотреть, подходит ли она лучше к вопросу.

Короткий ответ:

Вы ошибаетесь, полагая, что потребление калорий составляет все излучение человеческого тела. Человеческое тело действительно излучает мощность примерно 1   к Вт .

Длинный ответ: как вы показали, любое черное тело при комнатной температуре с поверхностью ∼ 2   м 2 излучает на стадионе 1   к Вт . Это означает, что любой объект с такой площадью поверхности и коэффициентом излучения, близким к 1, излучает такую ​​мощность при комнатной температуре (даже мертвое тело!). Дополнительный 100   Вт из-за потребления калорий, которые человек может использовать, обычно в основном используется для обогрева, потому что температура тела обычно выше комнатной температуры. Тем не менее, если температура в помещении выше 37°C (температура человеческого тела), то эти дополнительные 100 Вт за счет потребления калорий будут использоваться для поддержания температуры тела около 37°C, например, за счет потоотделения.

Короче говоря, дополнительное потребление калорий обычно приводит к выбросу ∼ 1   к Вт + 100   Вт . Таким образом, мы видим, что потребление калорий составляет лишь около 10% от общей излучаемой мощности. Это то, чего тебе не хватало.

@ user27542 Я полностью отредактировал свой ответ, сосредоточившись только на важных моментах.
Мертвое тело теплее окружающей среды только на короткое время — оно не может продолжать излучать 1 кВт, если не поступает энергия от поступающей пищи.
@jpa конечно может. Все, что требуется, это комнатная температура около 30°C. Дело не в чистой мощности, а в излучаемой мощности. И она не должна быть теплее, чем окружающая среда. Вы пропустили пункт 1 моего ответа.
Это явно не то, что имел в виду ОП своим вопросом. Он был сбит с толку тем, как можно излучать больше энергии, чем получать, что невозможно. Причина того, что даже мертвое тело излучает энергию, заключается в том, что оно также поглощает энергию из окружающей среды.
Я говорю, пусть спрашивающий решает, что, по его мнению, лучше всего отвечает на его вопрос. Я все еще верю, что проделал хорошую работу, отвечая на него. Здоровья и спасибо за все комментарии.
Правда @ Эрик Дюминил. Но другой ответ говорит только об отсутствии чистого излучения, когда температура тела равна комнатной температуре. Это не помогает избавиться от путаницы. Я отредактировал свой ответ в последний раз. Теперь я думаю, что это хороший ответ, развеяющий сомнения спрашивающего.
Хорошо. Теперь это выглядит намного лучше.
Я должен признать, что в основном благодаря тебе, @Eric Duminil. Мне потребовалось много усилий, чтобы придумать текущую версию моего ответа.

Что неправильно, так это то, что вы используете формулу, применимую к изолированной системе, и применяете ее к неизолированной системе.

Как было указано, абсолютно черное тело с заданными параметрами излучает около 1000 ватт (как изолированная система). Однако в среде с той же температурой он также поглощает 1000 Вт. Итак, чистое излучение равно нулю! Только когда окружающая среда холоднее, чем температура кожи, человеку нужно будет использовать часть из 100 ватт, поступающих с пищей.

Средний энергетический баланс человека составляет 100100100 Вт, но мощность, излучаемая телом, составляет 100010001000 Вт?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v