Informatie

Hoe snel kan de lichaamstemperatuur veranderen?


Ik ben echt benieuwd hoe snel een menselijke lichaamstemperatuur kan veranderen? bijv. hoe snel kan de lichaamstemperatuur veranderen als de mens koorts heeft?

Ik ben niet geïnteresseerd in hoe snel koorts verandert de temperatuur, meer waarschijnlijk hoe snel het menselijk lichaam mogelijk is om het te veranderen?

Ik heb veel informatie gevonden over hoeveel de temperatuur in de loop van de dag verandert enzovoort, maar nu hoe snel het menselijk lichaam "in staat" is om het in een bepaalde tijdspanne te veranderen.


Thermoregulatie is een mechanisme waarmee zoogdieren de lichaamstemperatuur op peil houden met strikt gecontroleerde zelfregulering, onafhankelijk van externe temperaturen. Temperatuurregeling is een vorm van homeostase en een middel om een ​​stabiele interne temperatuur te behouden om te kunnen overleven. Ectothermen zijn dieren die afhankelijk zijn van hun externe omgeving voor lichaamswarmte, terwijl endothermen dieren zijn die thermoregulatie gebruiken om een ​​enigszins consistente interne lichaamstemperatuur te behouden, zelfs wanneer hun externe omgeving verandert. Mensen en andere zoogdieren en vogels zijn endothermen. Mensen hebben een normale interne kerntemperatuur van ongeveer 37 graden Celsius (98,6 graden Fahrenheit), het nauwkeurigst gemeten via een rectale sondethermometer. Dit is de optimale temperatuur waarbij de systemen van het menselijk lichaam functioneren. Thermoregulatie is cruciaal voor het menselijk leven zonder thermoregulatie, het menselijk lichaam zou ophouden te functioneren. Thermoregulatie speelt ook een adaptieve rol in de reactie van het lichaam op infectieuze pathogenen. [1][2]

De interne kerntemperatuur van het lichaam heeft een smal bereik en varieert meestal van 97-99 F met strakke regulering. Wanneer het vermogen van het lichaam om te thermoreguleren verstoord raakt, kan dit leiden tot oververhitting (hyperthermie) of te koel zijn (hypothermie). Beide toestanden kunnen schadelijke effecten hebben op de verschillende lichaamssystemen, met als meest significante verminderde bloedstroom, wat leidt tot ischemie en meervoudig orgaanfalen.


Warm, warmer: hoe verandert inspanning de lichaamstemperatuur?

Je weet dat je je heter voelt nadat je rondrennen, maar ben je eigenlijk heter? Hoeveel heter? Gebruik een thermometer met vloeibare kristallen om erachter te komen of sporten een verschil maakt in de temperatuur van mensen.

Onderzoeksvragen

  • Verandert sporten je temperatuur?
  • Verandert de temperatuur van iedereen dezelfde hoeveelheid?

Materialen

  • Vloeibare kristalthermometer
  • vrijwilligers
  • Horloge dat seconden aangeeft, of een stopwatch
  • Papier en potlood

Voorwaarden om te weten

Experimentele procedure

  1. Schrijf de namen van al je vrijwilligers op het vel papier (vergeet jezelf niet!). Schrijf onder elke naam &ldquoresting&rdquo en &ldquona de oefening.&rdquo
  2. Laat je eerste vrijwilliger gaan zitten en laat ze de thermometer ongeveer een minuut tegen hun voorhoofd houden. Kijk naar de temperatuur die erop staat en noteer deze naast &ldquoresting&rdquo onder de naam van die persoon.
  3. Laat de vrijwilliger drie minuten rennen of jumping jacks doen zonder te rusten.
  4. Zodra de drie minuten om zijn, neem je hun temperatuur opnieuw op. Noteer het nummer naast "na de oefening".
  5. Geef de thermometer een minuut of wat om af te koelen.
  6. Herhaal stap 2-5 totdat de temperaturen van iedereen zijn opgeschreven.
  7. Kijk naar je resultaten. Is het je opgevallen dat de temperatuur van mensen na het sporten hoger was dan ervoor? Trek de rusttemperatuur van elke persoon af van de temperatuur na het sporten. Het verschil is hoeveel graden hun temperatuur steeg na het sporten. Is de temperatuur van iedereen in dezelfde mate gestegen? Kun je redenen bedenken waarom twee mensen niet hetzelfde resultaat krijgen?

Referenties

Wat is er aan de hand? 45 praktische wetenschappelijke experimenten die het weer verkennen, door B.K. Hixson, blz. 49-50 (Loose in the Lab Science Series, 2003).

Disclaimer en veiligheidsmaatregelen

Education.com biedt de Science Fair Project Ideas alleen voor informatieve doeleinden. Education.com geeft geen enkele garantie of verklaring met betrekking tot de Science Fair Project Ideas en is niet verantwoordelijk of aansprakelijk voor enig verlies of schade, direct of indirect, veroorzaakt door uw gebruik van dergelijke informatie. Door toegang te krijgen tot de Science Fair Project Ideas, doet u afstand van en doet u afstand van alle claims tegen Education.com die daaruit voortvloeien. Bovendien wordt uw toegang tot de website van Education.com en Science Fair Project Ideas gedekt door het privacybeleid en de gebruiksvoorwaarden van de site, die beperkingen op de aansprakelijkheid van Education.com bevatten.

Hierbij wordt gewaarschuwd dat niet alle projectideeën geschikt zijn voor alle personen of onder alle omstandigheden. De uitvoering van een Idee voor een Wetenschapsproject mag alleen worden uitgevoerd in een geschikte omgeving en met passend ouderlijk of ander toezicht. Het lezen en opvolgen van de veiligheidsmaatregelen van alle materialen die in een project worden gebruikt, is de exclusieve verantwoordelijkheid van elk individu. Raadpleeg voor meer informatie het handboek van Science Safety van uw staat.


Zijn menselijke lichaamstemperaturen aan het afkoelen?

Het is een van die feiten van het leven die we vroeg leren en die we niet vergeten: de normale lichaamstemperatuur is 98,6 graden Fahrenheit. Maar een nieuwe studie in eLife stelt dat dat aantal achterhaald is.

Het cijfer was waarschijnlijk juist in 1851, toen de Duitse arts Carl Reinhold August Wunderlich ontdekte dat het de gemiddelde okseltemperatuur van 25.000 patiënten was. De tijden zijn echter veranderd, volgens de recente krant: de gemiddelde Amerikaan lijkt nu meer dan een graad F lager te lopen.

Onderzoekers van Stanford University keken naar gegevens van soldaten en veteranen uit de burgeroorlog en twee recentere cohorten om te bevestigen dat de lichaamstemperatuur onder Amerikaanse mannen toen gemiddeld rond de 98,6 graden F was, maar in de loop van de tijd gestaag is gedaald en dat de temperaturen bij vrouwen ook zijn gedaald. Hun gegevens vinden een gemiddelde voor mannen en vrouwen van 97,5 graden F.

De studie suggereert dat we tijdens het proces van het veranderen van onze omgeving ook onszelf hebben veranderd, zegt senior auteur Julie Parsonnet van Stanford. &ldquoWe zijn veranderd in lengte, gewicht en we hebben het kouder,&rdquo, zegt ze. "Ik weet niet echt wat [de nieuwe metingen] betekenen in termen van gezondheid, maar ze vertellen ons iets. Ze vertellen ons dat we aan het veranderen zijn en dat wat we in de afgelopen 150 jaar hebben gedaan, ons heeft doen veranderen op manieren die we eerder hebben gedaan.

De onderzoekers hebben de oorzaak van de schijnbare temperatuurdaling niet vastgesteld, maar Parsonnet denkt dat het een combinatie van factoren kan zijn, waaronder warmere kleding, temperatuurregeling binnenshuis, een meer sedentaire manier van leven en misschien wel de meest significante afname van infectieziekten. Ze merkt op dat mensen tegenwoordig veel minder kans hebben op infecties zoals tuberculose, syfilis of tandvleesaandoeningen.

In plaatsen zoals de VS brengen mensen ook meer tijd door in wat wetenschappers de thermoneutrale zone en mdashan-omgeving noemen met klimaatgecontroleerde temperaturen die het onnodig maken om het metabolische systeem op te voeren om warm te blijven of af te koelen, zegt ze. Dat eeuwigdurende kantoor van 72 graden F kan voor sommigen koud aanvoelen, maar het belast het menselijk lichaam niet zoals het zou zijn om de nacht door te brengen in een grot van 40 graden F. Het is onduidelijk of degenen die dichter bij leven zoals mensen leefden in de 19e eeuw, met meer infectie of minder klimaatbeheersing, hogere lichaamstemperaturen hebben.

Onderzoek bij de Tsimané, inheemse volkeren die in het laagland van Bolivia wonen, suggereert dat infecties de gemiddelde lichaamstemperatuur kunnen verhogen. Een artikel uit 2016 toonde aan dat infecties verantwoordelijk waren voor ongeveer 10 procent van het rustmetabolisme in die populatie en dat een lager metabolisme geassocieerd was met een iets lagere lichaamstemperatuur, zegt Michael Gurven, een antropoloog aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara, die dat onderzoek uitvoerde maar was niet betrokken bij de nieuwe. Maar zelfs bij gezonde leden van de Tsimané-bevolking lijken de temperaturen tussen 2004 en 2018 te zijn gedaald, voegt hij eraan toe en is van plan het fenomeen verder te onderzoeken.

Parsonnet zegt dat ze vermoedt dat het misschien gezonder is om een ​​lager metabolisme en een lagere lichaamstemperatuur te hebben. En ze hoopt die verbinding in de toekomst meer te onderzoeken.

Voor de eLife studie vergeleken zij en haar collega's temperaturen van drie verschillende datasets: in totaal 83.900 metingen van het Union Army Veterans of the Civil War (UAVCW) cohort, verzameld tussen 1862 en 1930 15.301 metingen van de National Health and Nutrition Examination Survey I ( NHANES I), verzameld tussen 1971 en 1975 en 578.222 metingen van de Stanford Translational Research Integrated Database Environment (STRIDE), verzameld tussen 2007 en 2017. Cijfers voor vrouwen waren niet beschikbaar uit de vroegste dataset, maar werden verzameld uit de twee latere cohorten, en het onderzoek toonde aan dat de lichaamstemperatuur voor mannen en vrouwen gestaag daalde over de tijdsperioden.

Philip Mackowiak, emeritus hoogleraar geneeskunde aan de University of Maryland School of Medicine, die niet betrokken was bij de nieuwe studie, zegt dat gegevens van zo ver terug als de burgeroorlog inherent verdacht zijn. "Dat wil niet zeggen dat wat [de nieuwe studie] vond niet geldig is. Het zou kunnen, maar je weet het gewoon niet, zegt hij, omdat er zoveel variabelen zijn die niet kunnen worden gecontroleerd in de dataset, zoals of soldaten en veteranen gezond waren toen ze werden getest, waar de thermometer was geplaatst en wat voor soort instrument werd gebruikt.

Zelfs het resultaat van Wunderlich in 1851 is twijfelachtig, zegt Mackowiak, want hoewel hij een grote database met patiënten had, is het moeilijk te zeggen of hij de temperatuur consistent heeft gemeten of hoe hij zo'n hoeveelheid informatie lang vóór de uitvinding van computers heeft geanalyseerd. En "het lichaam bestaat uit een hele reeks temperaturen", voegt Mackowiak toe. De lever is het heetste deel en het huidoppervlak is het koudst. Bovendien, zegt hij, "er is geen "normale" temperatuur, er zijn verschillende temperaturen, "met mensen die het later op de dag warmer hebben dan in de ochtend. Vrouwen hebben ook gemiddeld hogere temperaturen dan mannen, deels omdat ze stijgen met de eisprong.

Parsonnet is het ermee eens dat de gegevensset van de burgeroorlog enkele beperkingen heeft, zoals waar zorgverleners de temperaturen opnamen en of ze voorzichtig waren of gewoon 98,6 graden F vulden, omdat ze wisten dat de normale temperatuur zou moeten zijn. Die zorgen werden getemperd, zegt ze, door het feit dat zij en haar team een ​​vergelijkbare jaarlijkse temperatuurdaling vonden tussen het cohort van de jaren zeventig en het huidige. Het effect was nog steeds aanwezig bij onderzoek door het geboortejaar van de soldaten en veteranen in plaats van wanneer de temperatuur werd verkregen, wat suggereert dat het type thermometer of de houding van de verzorger de verandering niet kon verklaren. En binnen de dataset vonden de onderzoekers de verwachte variatie naar leeftijd, gewicht en lengte, wat suggereert dat de waarden niet willekeurig waren.

Zelfs met de beperkingen van de gegevens zijn de bevindingen overtuigend, volgens Frank Rümlhli, oprichter en directeur van het Institute of Evolutionary Medicine aan de Universiteit van Zürich, die zegt dat hij de paper heeft beoordeeld op eLife maar was niet betrokken bij het onderzoek. &ldquoDe gegevens over de menselijke lichaamstemperatuur die zo ver teruggaan & ongeveer 150 jaar&mdashi zijn erg interessant,&rdquo, zegt hij. &ldquoHet stelt ons in staat om kortetermijnveranderingen van fysiologische eigenschappen bij mensen te zien, wat vrij zeldzaam is.&rdquo

Over één ding zijn alle experts het eens: koorts is nog steeds koorts. Het verlagen van het gemiddelde voor een normale lichaamstemperatuur betekent niet dat de norm voor koorts en koorts die algemeen wordt beschouwd als meer dan 100 graden F voor volwassenen, moet worden gewijzigd, zegt Mackowiak. &ldquoTemperatuur kan helpen om te bepalen of je al dan niet ziek bent en, op basis van het niveau, hoe ziek je bent,&rdquo, zegt hij. Voor patiënten kan een bacteriële infectie plus een lager dan normale temperatuur een nog onheilspellender teken zijn dan een hoger dan normaal teken, zegt hij. Het volgen van een temperatuurstijging of -daling kan ook aangeven of je beter wordt of hoe je reageert op medicijnen, voegt hij eraan toe, hoewel "hoe je je voelt het belangrijkste is."

De nieuwe studie zou de definitie van koorts waarschijnlijk niet moeten veranderen, zegt Rühli. &ldquoMaar de verscheidenheid van wat als normaal wordt beschouwd, moet waarschijnlijk worden aangepast.&rdquo


Thermische neutrale zone

Een klasse van endotherme organismen, bekend als homeothermen, handhaaft interne temperaturen met minimale metabole regulatie binnen een reeks omgevingstemperaturen, de zogenaamde thermische neutrale zone (TNZ). Binnen de TNZ is de basale snelheid van warmteproductie gelijk aan de snelheid van warmteverlies naar de omgeving. Homeotherme organismen passen zich aan de temperaturen binnen de TNZ aan door verschillende reacties die weinig energie vereisen.

Omgevingstemperaturen kunnen fluctuaties in de stofwisseling van een homeothermisch organisme veroorzaken. Deze reactie is te wijten aan de energie die nodig is om een ​​relatief constante lichaamstemperatuur boven de omgevingstemperatuur te houden door warmteverlies en warmtewinst te beheersen. [1] De mate van deze respons hangt niet alleen af ​​van de soort, maar ook van de mate van isolerende en metabolische aanpassing. [2] Omgevingstemperaturen onder de TNZ, de lagere kritische temperatuur (LCT), vereisen dat een organisme zijn stofwisseling verhoogt om te voldoen aan de omgevingsvraag naar warmte. [3] Regelgeving over de TNZ vereist metabolische warmteproductie wanneer de LCT wordt bereikt, omdat warmte verloren gaat aan de omgeving. Het organisme bereikt de LCT wanneer de Teen (omgevingstemp.) daalt.

Wanneer een organisme dit stadium bereikt, neemt de stofwisseling aanzienlijk toe en de thermogenese verhoogt de TB (lichaamstemp.) Als de Ta blijft dalen tot ver onder de LCT treedt onderkoeling op. Als alternatief wordt verdampingswarmteverlies voor koeling gerealiseerd bij temperaturen boven de TNZ, de bovenste kritische zone (UCT), Speakman en Keijer 2013). Wanneer de Teen te ver buiten de UCT komt, wordt de snelheid van warmtewinst en warmteproductie hoger dan de snelheid van warmteafvoer (warmteverlies door verdampingskoeling), wat resulteert in hyperthermie.

Het kan houdingsveranderingen vertonen waar het zijn lichaamsvorm verandert of beweegt en verschillende gebieden blootstelt aan de zon/schaduw, en door straling, convectie en geleiding vindt warmte-uitwisseling plaats. Vasomotorische reacties maken controle over de bloedstroom tussen de periferie en de kern mogelijk om warmteverlies van het oppervlak van het lichaam te beheersen. Ten slotte kan het organisme isolatie-aanpassingen vertonen. Een veelvoorkomend voorbeeld is "kippenvel" bij mensen waarbij haarzakjes worden verhoogd door de pilomotorische spieren, ook te zien in de vacht en het verenkleed van dieren. [4]

De thermoneutrale zone beschrijft een temperatuurbereik van de directe omgeving waarin een normale, gezonde volwassene een normale lichaamstemperatuur kan handhaven zonder dat hij meer energie hoeft te gebruiken dan het normale basaal metabolisme. Het begint bij ongeveer 21 graden Celsius voor mannen met een normaal gewicht en bij ongeveer 18 graden Celsius voor overgewicht [5] en strekt zich uit tot ongeveer 30 graden Celsius. Let op: dit is voor een rustende mens en staat rillen, zweten of sporten niet toe. Zelfs met lichte kleding worden stralings- en convectieverliezen drastisch verminderd, waardoor de TNZ effectief wordt verminderd. Daarom kan een comfortabele temperatuur in een verwarmd gebouw 18 - 22 graden Celsius (64,4 - 71,6 graden Fahrenheit) zijn. [6] [7]

100 watt warmte-energie als bijproduct van basisprocessen zoals bloed pompen, verteren, ademen, biochemische synthese en katabolisme etc. Dit is vergelijkbaar met een gewone gloeilamp. Dus als het lichaam perfect geïsoleerd zou zijn, zou de kerntemperatuur blijven stijgen totdat dodelijke kerntemperaturen werden bereikt. Omgekeerd zijn we normaal gesproken in een omgeving die aanzienlijk kouder is dan de lichaamskerntemperatuur (37 graden Celsius of 98,6 graden Fahrenheit) en daarom is er een grote gradiënt voor thermische energiestroom van de kern naar de omgeving. Daarom moet het lichaam ervoor zorgen dat het ook het warmteverlies tot ongeveer 100 watt kan minimaliseren, als het de kerntemperatuur wil behouden. Kortom, de huid moet in relatief warme omgevingen 100 watt aan warmte kwijt kunnen, maar er ook voor zorgen dat ze in relatief koude omgevingen niet te veel meer verliest.

De menselijke buitenste of perifere schil (huid, onderhuids vet enz.) fungeert als een instelbare isolator/radiator met als belangrijkste aanpassingsmechanisme de bloedstroom naar dit compartiment. Als de omgeving warm is, is er minder warmteverlies, dus het lichaam leidt meer bloed naar de periferie om de gradiënt voor de energiestroom te behouden. Omgekeerd, als de omgeving koel is, kan de bloedstroom naar de huid sterk worden verminderd, zodat het warmteverlies aanzienlijk wordt verminderd.

Deze passieve processen bepalen de TNZ, omdat er verwaarloosbaar werk wordt gedaan om bloed naar de periferieën of de kern te leiden.

Fysiologische mechanismen:

De huid heeft een enorm vermogen om de bloedstroom te accepteren, wat resulteert in een bereik van 1 ml/100 g huid/min tot 150 ml/100 g/min. De metabolische vereisten zijn erg laag en daarom vereist het slechts een zeer kleine fractie van de output van het hart om zijn eigen groei en metabolisme te behouden. In gematigde omgevingen is de bloedtoevoer naar de huid veel hoger dan nodig is voor de stofwisseling, de bepalende factor is de noodzaak voor het lichaam om zijn warmte kwijt te raken. In feite kan de huid lange tijd (uren) overleven met een subfysiologische bloedstroom en zuurstofvoorziening, en zolang dit wordt gevolgd door een periode van goede perfusie, zal er geen necrose optreden.

In gematigde omgevingen is er ruimte om de bloedtoevoer naar de huid drastisch te verhogen of te verlagen. Dit wordt bereikt door speciale opstellingen in de vaatbedden van de huid. Er zijn aanzienlijke aantallen extra bloedvaten, vooral in de extremiteiten met hun grote oppervlakten (handen, oren, tenen enz.). Dit zijn directe verbindingen tussen slagader en ader die voedende haarvaten omzeilen en worden gecontroleerd door het sympathische zenuwstelsel. Deze shunts zijn normaal gesproken meestal gesloten, maar als ze worden geopend, kan de huid volgezogen raken met bloed, en omdat deze bloedvaten een lage weerstand hebben, is de bloedstroom erdoorheen snel. Omgekeerd, wanneer de bloedtoevoer naar de huid moet worden verminderd, kunnen deze shunts worden gesloten en bovendien kan het normale mechanisme van vasoconstrictie van arteriolen de doorbloeding van de huid drastisch verminderen.

Verschillende soorten hebben verschillende temperaturen van hun thermisch neutrale zones.

Bij honden varieert de thermoneutrale zone van 20-30°C (68-86°F). [8]

Bij paarden is de onderste kritische temperatuur 5°C, terwijl de bovenste kritische temperatuur afhangt van de gebruikte definitie. [9] Hun thermoneutrale zone is ongeveer 5-30 C (41-86°F). [10]

Bij muizen kunnen de onderste kritische temperatuur en bovenste kritische temperatuur hetzelfde zijn, waardoor een thermoneutraal punt ontstaat in plaats van een thermoneutrale zone. Dit punt varieert gedurende de dag, afhankelijk van of de muis zich in de actieve donkere fase (33°C) of de lichte rustfase (29°C) bevindt. [11]


Hoe regelt het lichaam de temperatuur?

Thermoregulatie is een belangrijk aspect van homeostase bij de mens. Mensen, evenals andere zoogdieren, zijn in staat zich aan te passen aan een breed scala aan klimaatomstandigheden, zoals koude, warme en vochtige omstandigheden. De meeste lichaamswarmte wordt geproduceerd door diepe organen zoals lever, hersenen en hart en de samentrekking van skeletspieren. De fysiologische controle van de lichaamskerntemperatuur vindt voornamelijk plaats via de hypothalamus. Hypothalamus wordt aangenomen als de '8216thermostaat'8217 van het lichaam. Twee soorten thermoreceptoren zijn betrokken bij het gevoel van temperatuur. Het zijn de receptoren die gevoelig zijn voor kou en de receptoren die gevoelig zijn voor warme temperaturen. Zenuwen geven de impulsen van die twee soorten receptoren door aan de hypothalamus. Negatieve feedbackmechanismen die worden aangestuurd door de hypothalamus zijn betrokken bij het handhaven van een constante kerntemperatuur. Thermoregulatie door de hypothalamus wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: Thermoregulatie


Lichaamswarmte

Onze redacteuren zullen beoordelen wat je hebt ingediend en bepalen of het artikel moet worden herzien.

Lichaamswarmte, thermische energie die een bijproduct is van het metabolisme bij hogere dieren, vooral merkbaar bij vogels en zoogdieren, die een nauwkeurige controle van hun lichaamstemperatuur vertonen in het licht van omgevingsfluctuaties. Vogels en zoogdieren kunnen lichaamswarmte behouden door veren op te blazen of hun haren op te richten en door de bloedtoevoer naar het buitenoppervlak en de ledematen te verminderen. Ze kunnen de lichaamswarmte verhogen door te rillen en te sporten. Overmatige lichaamswarmte wordt voornamelijk afgevoerd door de bloedtoevoer naar de oppervlakte en de ledematen te vergroten, door te zweten of te hijgen, en door de blootstelling van het lichaamsoppervlak aan de omgeving te maximaliseren.

Bij mensen wordt de lichaamswarmte gereguleerd om een ​​normale temperatuur van 37° C (98,6° F) te verkrijgen. De hersenstam, met name het thermostatische gebied van de hypothalamus, is het centrum van temperatuurregeling. Wanneer het gestoord wordt, zoals tijdens infecties, wordt warmte onnodig behouden en kan de temperatuur het normale bereik overschrijden (zien koorts).


Behoud van massa en energie

Het spijsverteringsproces is in feite een proces van oxiderend voedsel, dus het energieverbruik is recht evenredig met het zuurstofverbruik. Daarom kunnen we het werkelijke energieverbruik tijdens verschillende activiteiten bepalen door het zuurstofverbruik te meten. De volgende tabel toont het zuurstofverbruik en het bijbehorende energieverbruik voor verschillende activiteiten.

Energie- en zuurstofverbruik voor gemiddeld 76 kg man
Werkzaamheid Energieverbruik in watt Zuurstofverbruik in liters O2/min
Slapen 83 0.24
In rust zitten 120 0.34
Ontspannen staan 125 0.36
In de klas zitten 210 0.60
Wandelen (5 km/u) 280 0.80
Fietsen (13-18 km/u) 400 1.14
rillen 425 1.21
Tennissen 440 1.26
schoolslag zwemmen 475 1.36
Schaatsen (14,5 km/u) 545 1.56
Traplopen (116/min) 685 1.96
Fietsen (21 km/u) 700 2.00
Langlaufen 740 2.12
Basketball aan het spelen 800 2.28
Wielrennen, professionele racer 1855 5.30
Sprinten 2415 6.90

Alledaagse voorbeelden: weer trappen lopen

In de vorige voorbeelden gingen we ervan uit dat onze mechanische efficiëntie bij traplopen 20% was. Laten we de gegevens in de bovenstaande tabel gebruiken om die veronderstelling te verifiëren. De gegevens in de tabel zijn voor een 76 kg persoon die 116 trappen per minuut beklimt. Laten we de snelheid berekenen waarmee die persoon mechanisch werk deed tijdens het traplopen en de snelheid vergelijken waarmee ze interne energie opgebruikten (oorspronkelijk uit voedsel).

De minimale standaard opstaphoogte in de VS is 6,0 inch [4] (0,15 m) dan de zwaartekracht potentiële energie van een 76 kg persoon zal toenemen met 130 J bij elke stap, zoals hieronder berekend:

Bij het beklimmen van 116 trappen per minuut is het energieverbruik of vermogen dan:

Volgens onze gegevenstabel gebruikt het lichaam 685 W traplopen in dit tempo. Laten we de efficiëntie berekenen:

In procenten is deze persoon 32% mechanisch efficiënt bij traplopen. Mogelijk hebben we in de vorige voorbeelden onderschat toen we uitgingen van een efficiëntie van 20% voor traplopen.

Versterkingsoefeningen

We hebben het vaak over het “verbranden” van calorieën om af te vallen, maar wat betekent dat wetenschappelijk eigenlijk? Ten eerste bedoelen we echt dat we massa verliezen, want dat is de maatstaf voor hoeveel spullen er in ons lichaam zitten en het gewicht hangt af van waar je bent (het is anders op de maan). Ten tweede kunnen onze lichamen niet alleen massa en energie uitwisselen - ze zijn niet dezelfde fysieke hoeveelheid en hebben niet eens dezelfde eenheden. Dus hoe verliezen we eigenlijk massa door te sporten? We verliezen de atomen en moleculen waaruit lichaamsweefsels zoals vet bestaan ​​niet echt door ze te "verbranden". In plaats daarvan breken we de vetmoleculen af ​​in kleinere moleculen en verbreken we bindingen binnen die moleculen om chemische potentiële energie vrij te maken, die we uiteindelijk omzetten in werk en warmte afgeven. De atomen en kleinere moleculen die het gevolg zijn van het verbreken van de bindingen, vormen samen koolstofdioxide en waterdamp (CO2 en H2O) en we ademen ze uit. We scheiden ook een beetje uit als H2O in zweet en urine. Het proces is vergelijkbaar met het verbranden van hout in een kampvuur - uiteindelijk heb je veel minder massa as dan bij origineel hout. Waar is de rest van de massa gebleven? De lucht in als CO2 en H2O. Hetzelfde geldt voor de brandstof die uw auto verbrandt. Zie de eerste video hieronder voor meer informatie over dit concept. Het werkelijk verbazingwekkende feit is dat je lichaam dit chemische proces voltooit zonder de hoge temperaturen die gepaard gaan met het verbranden van hout of brandstof, die je weefsels zouden beschadigen. De truc van het lichaam is om enzymen te gebruiken, zeer gespecialiseerde moleculen die fungeren als katalysatoren om de snelheid en efficiëntie van chemische reacties te verbeteren, zoals beschreven en geanimeerd in het begin van de tweede video hieronder.


Wanneer koeling mislukt

Het lichaam werkt hard om de temperatuur stabiel te houden. Als de diepe lichaamstemperatuur stijgt, werken organen samen om warmte naar de huid te drijven. Terwijl de verwarming doorgaat, proberen het hart, de huid, de hersenen en andere organen de juiste lichaamstemperatuur en hoeveelheid vocht te behouden. Maar die systemen kunnen overweldigd worden. (De normale lichaamstemperatuur en de gevarendrempel verschillen van persoon tot persoon.)

1 Te warm Temperatuursensoren in de huid en dieper in het lichaam voelen dat de omgeving heet is en dat het lichaam wellicht stappen moet ondernemen om zichzelf af te koelen.

2 Dorst krijgen Wanneer druksensoren voldoende waterverlies detecteren, activeren ze de bijnier om een ​​vochtregulerend hormoon af te geven. Het lichaam houdt slinkend water vast door de urinestroom te verminderen. Er ontwikkelt zich dorst.

4 Hitteberoerte Wanneer het lichaam voldoende warm en uitgedroogd raakt, kan het zweten stoppen, kunnen de hersenen slecht gaan functioneren en kan een persoon het bewustzijn verliezen.

Bloed en zweet Wanneer sensoren de hersenen waarschuwen, stimuleert dit de bloedvaten om te verwijden en warmte naar koelere oppervlakteweefsels te brengen. Als dat het lichaam niet genoeg afkoelt, gaan de zweetklieren aan.

De rol van het hart Om aan de vraag naar vocht te kunnen voldoen, pompt het hart sneller en krachtiger. Het bloedvolume neemt aanvankelijk toe, maar kan afnemen als door zweten te veel vocht wordt afgevoerd.

Beginnen te falen Met minder vocht moet het hart steeds harder werken om de bloeddruk op peil te houden. Naarmate de bloeddruk daalt, wordt koeling steeds moeilijker. Diepe lichaamstemperatuur stijgt sneller.

3 Hittebelasting Als intensieve lichaamsbeweging aanhoudt of de buitentemperatuur blijft stijgen, gaat het waterverlies door.

5 Herstel Koeling binnen 30 minuten, bijvoorbeeld door onderdompeling in koud water, kan diepe lichaamstemperaturen naar een veilig niveau brengen en de hersenfunctie herstellen.

Dat is wat er gebeurde met Korey Stringer, een aanvallende lijnwachter voor de Minnesota Vikings. Hij stortte in op dag twee van de voorjaarstraining in 2001, maar zijn hitteberoerte werd niet agressief behandeld en hij stierf de volgende dag. Een professionele atleet, hij was fit, maar niet fit genoeg voor zo'n zware training vroeg in het seizoen. Motivatie om te oefenen kan de signalen van het lichaam om te stoppen negeren, zegt Leon.

Gatorade en de National Football League lanceerden het Korey Stringer Institute in UConn in 2010, en nu houden subsidies en particuliere steun het gaande. Als CEO heeft Casa uitgebreid samengewerkt met atleten en met het Amerikaanse leger om rekruten te beschermen tegen het lot van Stringer. Voor het grootste deel hebben de militaire en sporttrainers "een goede greep op het behandelen van een hitteberoerte, maar ik denk niet dat mensen genoeg doen om te voorkomen dat het in de eerste plaats gebeurt", zegt Casa.

In het instituut marcheren vrijwilligers rond een laboratorium dat is opgewarmd tot de temperatuur van een hete woestijn, gekleed in zware rugzakken, geweren en volledige militaire kleding. Casa bestudeert hoe lichamen reageren op de stress van het werken in de hitte en test beschermende maatregelen, waaronder nieuwe stoffen voor kleding bij warm weer, nieuwe veiligheids- en herstelprocedures en draagbare sensoren die alarm kunnen slaan als de omstandigheden gevaarlijke extremen bereiken.

In een onderzoek van vorig jaar kregen enkele vrijwilligers bijvoorbeeld dorst tijdens een snelle wandeling op een loopband in een kamer bij 35°C met een luchtvochtigheid van 30%. Daarna lieten onderzoekers de proefpersonen voldoende drinken om 25% van hun verloren vocht te vervangen en vroegen ze of ze nog dorst hadden. Ze waren niet. De dorst werd gelest voordat ze genoeg water hadden, meldden Casa en zijn collega's in november 2019 in voedingsstoffen. "De afwezigheid van dorst betekent niet de afwezigheid van uitdroging", waarschuwt hij. Hij beveelt aan dat topsporters en anderen die zich inspannen in warme omstandigheden hun zweetsnelheid berekenen en hun drinken dienovereenkomstig aanpassen.

Bij het Korey Stringer Institute demonstreren afstudeerstudenten Gabrielle Giersch en Ryan Curtis (op de fiets) hoe zij de wisselwerking tussen warmte en inspanning bestuderen.

Casa heeft ook een strategie getest voor hardlopers die lijden aan een hitteberoerte bij inspanning. Decennialang heeft zijn team medische zorg verleend voor een race van 12 kilometer op Cape Cod in augustus. De race is kort genoeg om hardlopers een straf tempo aan te houden, maar lang genoeg om hun lichaam te laten oververhitten, terwijl ongeveer één op de 10.000 marathonrenners een hitteberoerte krijgt, en veel meer — één op de ongeveer 650 — racers bij dit evenement doen dit. Bij de Cape Cod-race behandelt zijn team tot 45 slachtoffers van een hitteberoerte per jaar door ze onder te dompelen in koud water. Het binnen 30 minuten krijgen van hun lichaamstemperatuur onder de 40°C is voldoende voor een volledig herstel, ontdekte het team. "De meeste mensen zouden verbaasd zijn te weten dat we een hitteberoerte kunnen behandelen", zegt Casa. In feite, zegt hij, garandeert de behandeling herstel als het snel en correct wordt gebruikt.

Het is veel beter om hittebelasting volledig te vermijden, zegt Nigel Taylor, een thermisch fysioloog die met pensioen is gegaan aan de Universiteit van Wollongong. Dat betekent dat we ons moeten aanpassen aan warmte door airconditioning te vermijden, wat volgens Taylor "verhindert dat we ons aanpassen aan ons klimaat".

Hittetolerantie varieert van persoon tot persoon, niet alleen vanwege leeftijd en gezondheid, maar ook vanwege genetische factoren. Een studie van 42.000 inheemse mijnwerkers in Zuid-Afrika, toen ze voor het eerst werden gestuurd om in de hete mijnen te werken, ontdekte dat ongeveer 15% de hitte niet aankon, terwijl 25% het prima aankon.

Maar Taylor en anderen hebben ontdekt dat frequente blootstelling aan hitte ook een groot verschil maakt voor de hittetolerantie. Als een persoon de kans krijgt om eraan te wennen het warm te hebben - door tijd door te brengen bij warm weer of door intensief te sporten - wijzigt het lichaam zijn fysiologie en wordt het minder kwetsbaar voor hittestress. Sporters en arbeiders kunnen dan ondanks de hitte harder en langer doorwerken.

Hij en anderen hebben adaptatie in detail bestudeerd. Ze ontdekken dat na slechts 1 week 2 uur per dag buiten werken in een warme omgeving, het lichaam zich begint aan te passen. Normale diepe lichaamstemperatuur daalt. Het lichaam zweet bij een lagere temperatuur en het hart wordt minder belast. Dat komt omdat, zelfs in de hitte, de hartslag niet zo veel stijgt en het hart meer bloed per slag pompt. Het lichaam houdt meer vocht vast en het bloedvolume neemt toe, waardoor de waterreserves voor zweten en afkoelen toenemen. "Het lichaam heeft een heel goed vermogen om te acclimatiseren", zegt Daniel Gagnon, een menselijke fysioloog aan de Universiteit van Montreal. Maar "zolang je airconditioning in dat proces blijft plaatsen, vertraag je de acclimatisatie", zegt Elizabeth Repasky, een immunoloog bij Roswell Park Comprehensive Cancer Center.

In de hitte van de zomer zijn er misschien andere manieren om af te koelen, zegt Ollie Jay, een thermische fysioloog aan de Universiteit van Sydney. Hij heeft tachtigjarigen, kinderen, mensen met hartaandoeningen, zelfs zwangere vrouwen in een warmtekamer gestopt en heeft ontdekt dat ventilatoren vaak net zo effectief kunnen zijn als airconditioning, tegen veel lagere milieu- en financiële kosten. Jay en zijn team rapporteerden in november 2019 in de Annalen van de interne geneeskunde dat ventilatoren effectief kunnen zijn tot 40°C, vooral in vochtige omstandigheden, waar ze helpen om zweet te verdampen dat anders op de huid zou blijven zitten. (In droge omgevingen verdampt zweet, ongeacht het gebruik van de ventilator.)

Werknemers kunnen net zo productief en comfortabel zijn als ze worden gekoeld door ventilatoren in plaats van door airconditioners, meldden hij en zijn collega's vorig jaar in Energie en gebouwen. "In termen van toename van de arbeidsproductiviteit, is het gebruik van een ventilator in een gesimuleerde Vietnamese werkomgeving van 30˚C met een luchtvochtigheid van 70% het equivalent van 7˚C koeling met airconditioning", zegt Jay.

Koud water op de huid spatten kan ook goed werken, blijkt uit zijn onderzoek. "Externe dousing doet het werk van zweet zonder te hoeven zweten", wat kan leiden tot uitdroging en het hart belasten, zegt Jay. His team evaluated dousing and fans as alternatives to air conditioning during this summer’s U.S. heat wave. In 80 of 105 cities—the exceptions being in the Southwest—those alternative measures would have been 100% effective, he and his colleagues reported on 25 July in Science of the Total Environment. “It’s getting hotter, and heat waves are getting worse,” he says. “What’s important is using these findings to make changes in public policy.”

For outdoor workers, one simple—but not always easy—fix is to move to the shade. In a rural part of Indonesia, Spector, Yuta Masuda and Nicholas Wolff of the Nature Conservancy, and colleagues randomly assigned 363 laborers to work in a forest or a deforested area nearby. (Deforestation can increase local temperatures by up to 8°C.) The workers wore heart rate monitors and had their oral temperatures taken regularly to calculate core body temperature. During a 90-minute task in hot, humid, sunny conditions, people in open areas had temperatures above 38.5°C for 3 minutes longer than those in the forested area, Spector and her colleagues reported last year in Environmental Research Letters. The differences may seem small, but over the course of a day, body temperatures would likely keep climbing, putting these workers at great risk of heat-related illness. Those who worked in deforested areas also scored worse on cognition and memory tests, perhaps because of dehydration or discomfort, the team reports in a paper in press in Environmental Research Letters.

Wildlands firefighters also work in an exposed, hot environment. Yet it is not sunshine or fire they need to worry about most. “The heat from the fire almost never has any effect on our core body temperatures,” says William Knudsen, a wildlands firefighter based in Helena-Lewis and Clark National Forest. Nor is it dehydration, once considered the biggest risk for these workers. Orcasitas found, for example, that after a particularly strenuous day’s work, a well-hydrated firefighter came back feeling “like crap” and had a higher body temperature than a colleague who started and ended the day more dehydrated. And fellow study coordinator Knudsen saw firsthand how trouble can arise even in temperate weather. His team recorded its highest body temperatures on a high-elevation site with an air temperature of only about 21°C.

Instead, Domitrovich says, “It’s the internal heat production that’s most critical.” Big packs, heavy clothing, and a fast pace cause body temperatures to spike. “And if you are less fit, you are going to generate more heat,” Orcasitas says. So now, when Knudsen takes out his crew, he’s mindful of the weight they carry and how fast they hike, frequently taking a 2-minute break after 8 minutes of walking.

Orcasitas thinks the study will make a difference for her and her firefighting colleagues. “These are all seemingly simple, but [the findings] are a pretty big deal,” she says, because they’re easy to act on.

They could also help others stay cooler as global temperatures climb. “Heat stress is a very complex topic, so the more we can educate not just firefighters but everyone, the better,” Domitrovich says. “It will lead to increased safety for all humans.”

Read more from our special issue on keeping cool in a warming world.


Temperature of a Healthy Human (Skin Temperature)

The skin is the largest organ in the human body. It protects the body from the sun's rays. It also keeps body temperature normal (37 °C).

Skin temperature depends on air temperature and time spent in that environment. Such weather factors as wind chill and humidity cause changes in skin temperature. The normal temperature of skin is about 33 °C or 91 °F. The flow of energy to and from the skin determines our sense of hot and cold. Heat flows from higher to lower temperature, so the human skin will not drop below that of surrounding air, regardless of wind. If a person was to be in a warm room and her skin temperature was cooler than the air, her skin temperature would rise. The opposite would happen in a cold room and warm skin temperature. The person's temperature would decrease. Humans fight air temperature by becoming warm or cold. When warm, they sweat. When cold, they get chills.

On a trip during a windy and snowy day, a man recorded his skin and body temperature while climbing a mountain. The skin temperature of his toe was about 15 °C. At the same time, the temperature of his chest was 32 °C. This shows that different parts of the body have different skin temperatures.


Bekijk de video: PERNIKAHAN ANEH INI MENGEJUTKAN BANYAK ORANG (December 2021).