Transferencia de calor: ¿Por qué sentimos calor aunque la temperatura ambiente es inferior a la temperatura corporal (37 ° C)?

Excelente pregunta La respuesta es que los humanos son exotermos. Es decir, generamos calor, solo por el proceso de mantenerse con vida, la persona típica emite tanto calor con una bombilla de 100 vatios.

Si no arrojamos ese calor, se acumulará hasta que se caliente tanto que nos mate. Es por eso que, si apilas suficientes mantas sobre ti mismo, te calentarás, incluso en climas fríos.

Para arrojar calor, debes estar rodeado de aire más frío (a menos que estés sudando, lo cual es otra discusión). Si el aire no es más frío que tu cuerpo, no puede enfriarte y el calor de tu cuerpo se acumula.

Una temperatura cómoda es aquella en la que es lo suficientemente fría como para llevar el calor que genera su cuerpo, no más rápido ni más lento. En la mayoría de las condiciones, para la persona típica, el aire a mediados de los setenta Fahrenheit resulta ser el punto ideal.

Se debe a la humedad relativa (HR) del aire circundante y a la ganancia neta de calor del cuerpo.

En realidad, el calor metabólico generado en nuestro cuerpo debería encontrar una salida exactamente a la misma tasa de generación para mantener el equilibrio térmico a 37 C. Para ello, activará diferentes mecanismos en invierno y verano. Durante el verano usa sudoración para este propósito. El principio básico del enfriamiento en el proceso de sudoración es la evaporación. La velocidad de evaporación depende de la cantidad de vapor de agua presente en el aire circundante. Cuanto mayor es la HR, menor es la velocidad de enfriamiento por evaporación. Entonces, nos sentimos calientes .. !!

Llegando al siguiente punto, si el nivel de trabajo es muy alto, incluso el enfriamiento por evaporación a su velocidad máxima no puede eliminar el calor a su velocidad de generación, ¡nos sentimos calientes …!

Entonces, si trabaja muy duro físicamente, reduzca la temperatura del aire acondicionado y la humedad relativa a valores más bajos de lo normal.

Además de la respuesta de Matt, el metabolismo corporal es un proceso termodinámico. Como todo proceso termodinámico, el cuerpo tiene que emitir calor, al igual que un automóvil produce calor cuando funciona. Para mantener la temperatura corporal (en condiciones relajadas, sin luz solar, viento u otros factores de perturbación), la tasa de emisión de calor debe mantenerse en un cierto nivel. Un parámetro influyente es la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el aire.

Si el aire se calienta, la tasa de emisión de calor disminuye y comenzamos a sudar para emitir más calor por evaporación, incluso antes de que el aire esté más caliente que el cuerpo. Si el aire se enfría, se reduce el flujo de sangre a las extremidades y tenemos los pies fríos.

La otra respuesta aquí es algo correcta, aunque hay más en juego aquí, en primer lugar, la convección con el aire no es la única fuente de energía térmica entrante, sino que hay una contribución significativa de la radiación directa del sol que es absorbida por la piel directamente hace que la temperatura aparente sea más alta que el aire ambiente.

Sin embargo, es más importante tener en cuenta el hecho de que el cuerpo humano produce calor metabólico residual como consecuencia termodinámica del consumo de energía en el metabolismo como tal, siempre tenemos que eliminar más calor del que estamos recibiendo.

Tenemos una serie de mecanismos que pueden usarse para proporcionar este enfriamiento desde la pérdida pasiva normal al medio ambiente debido a la radiación infrarroja de la piel a sistemas de enfriamiento más activos.

Los sistemas de enfriamiento más activos, aunque extremadamente efectivos, tienen un costo que elimina el flujo sanguíneo hacia la piel, lo que significa que el flujo sanguíneo debe ser redirigido desde otro lugar, por otro lado, la sudoración es extremadamente efectiva, pero requiere el gasto de un recurso biológico vital, a saber, el agua. Por supuesto, la mayoría de nosotros en estos días pasamos nuestro tiempo alrededor de una fuente casi ilimitada de agua dulce para mantener esto lleno, pero ese no fue el caso durante nuestra evolución.

El esfuerzo físico, por supuesto, consume más energía y, por lo tanto, genera más calor metabólico, por lo que la sensación de calor es más la forma en que su cuerpo le advierte que tiene que trabajar horas extras para evitar que su cuerpo se sobrecaliente y que realmente necesita tomarlo con calma. hasta que las condiciones mejoren.

Además de lo que dijo Willy Roentgen: principalmente debido a algo llamado humedad relativa, que es un porcentaje, o relación, de la cantidad de agua en el aire por la cantidad total de agua que puede estar presente a esa temperatura antes de que el agua se condense.

¿Porque es esto importante? Porque, como dijo Willy, realizamos nuestra regulación del calor básicamente por transpiración, es decir, expulsando energía expulsando moléculas de agua altamente energéticas a través de la piel.

Cuanta más agua hay en el aire, más difícil es para el cuerpo expulsar el agua a través de la piel.

Por lo tanto, por qué la temperatura no es el único factor que cuenta para un ambiente confortable y por qué puede sentirse cómodo de la misma manera en un rango muy amplio de temperaturas.

Existen numerosas razones relacionadas por las que te sientes caliente.

  1. Sentir calor es tu cuerpo diciéndote “Me estoy poniendo muy caliente, llévame a un lugar más frío”. Sentirse caliente es como tener sed, hambre o frío, es una señal para que su mente consciente lo llame a la acción.
  2. La razón por la cual su cuerpo se siente caliente es porque el cuerpo humano genera su propio calor (aproximadamente 130 W cuando realiza una actividad general) y este calor normalmente se disipa en su entorno. El ambiente más frío que su temperatura corporal es lo que le permite a su cuerpo disipar este calor sin que su cuerpo se sobrecaliente.
  3. Aproximadamente a 24 ° C, un occidental occidental vestido no siente calor ni frío. Aproximadamente a 30 ° C, un occidental desnudo promedio no siente calor. Esa temperatura cuando una persona no siente calor depende de la ropa, el sexo, el metabolismo y la genética. Agregue más ropa y que la temperatura “No siento ni demasiado calor ni frío” baje. Quítese la ropa y esa temperatura aumenta.

Tiene que ver con el mecanismo de detección de temperatura del cuerpo humano. Las personas que perciben el frío o el calor pueden suponerse como una combinación de dos sistemas, uno siente la transferencia de calor entre el cuerpo y el medio ambiente, el otro siente la diferencia de temperatura entre los dos. El cuerpo humano siempre genera calor, por lo que cuando la temperatura ambiente es baja, perdemos calor más rápido de lo que generamos calor, por lo que debemos reducir la pérdida de calor agregando aislamiento entre el medio ambiente y el cuerpo humano. Es todo lo contrario cuando hace demasiado calor, estamos generando calor más rápido de lo que lo estamos perdiendo, es como si tu propio cuerpo te calentara. Suponiendo en una situación perfecta de 30 C, lo que significa buena humedad y sin viento, la transferencia de calor entre el cuerpo y el medio ambiente es menor que la generación de calor dentro del cuerpo humano, por lo que la temperatura corporal tiende a aumentar. Por lo tanto, el cuerpo le advierte que se enfríe, esa señal de advertencia se llama “sentirse caliente”. Después de eso, si aún permanece en el mismo entorno, el cuerpo iniciará su sistema de enfriamiento de respaldo, como la sudoración.

Estas respuestas son acertadas. Nuestros cuerpos están constantemente haciendo calor. Necesitamos descargar este calor para mantener un 37C interno. El enfriamiento a través de la evaporación del sudor, que se ve afectado por la humedad (señalado por los otros escritores) es importante. No olvides además de arrojar calor a través del aire que expulsamos de nuestros pulmones. Y también nuestra piel irradia calor directamente. Algo que a menudo no se recuerda o no se entiende es la temperatura de la piel. Para que todo esto funcione, la temperatura de la piel debe mantenerse entre 31 y 34 ° C para que nos sintamos cómodos. El rango se debe a diferencias en el aislamiento de las personas individuales. Esto incluye variaciones en la composición de la piel (grasa, agua, tejido conectivo) y la ropa que se usa, incluido el espacio de aire entre la ropa y la piel. Además, a la luz solar directa, los materiales (ropa y piel en sí) pueden alcanzar varios grados más de calor que la temperatura del aire circundante. ¡En un día de 35C, no sería inusual que un parche de piel alcance los 49C! ¡Te escaldarás! Esto lleva a una situación inusual. Si está desnudo en un día con poca humedad, a la sombra y descansando (sin actividad), y han pasado algunas horas desde que comió, ¡algunas personas pueden temblar si está por debajo de 35C!

Porque nuestro cuerpo genera calor constantemente, incluso cuando estamos descansando. Eso es lo que significa “sangre caliente”. Debemos estar constantemente vertiendo este calor en el ambiente circundante, porque de lo contrario nos sobrecalentaríamos y moriríamos.

Nuestro cuerpo utiliza dos mecanismos principales para deshacerse de su calor interno: radiación y enfriamiento por evaporación. La radiación solo funciona si la temperatura del ambiente circundante es más baja que la temperatura de nuestro cuerpo, y su eficiencia es proporcional a la diferencia de temperatura entre nuestro cuerpo y el ambiente circundante.

En un día de 95º, esta diferencia de temperatura es inferior a 4º. Esto no es suficiente para que la radiación elimine el calor que nuestro cuerpo genera constantemente, y si no pudiéramos enfriarnos por evaporación (sudando), nos sobrecalentaríamos rápidamente. Esta es la razón por la cual un día de 95º nos da calor, porque a esa temperatura nos estamos acercando a la línea entre la vida y la muerte, y nuestro cuerpo lo sabe.

Es también por esta razón que 95º en aire seco se siente mucho más frío que 95º en aire húmedo. El enfriamiento por evaporación funciona mucho mejor cuando el aire está seco, y nuestros cuerpos también pueden sentir eso.

Su cuerpo depende de la evaporación para mantener su temperatura, por lo que si se encuentra en un ambiente de alta humedad que tiene la misma temperatura que el cuerpo, se sentirá caliente porque su cuerpo no podrá enfriarse por evaporación.

Lógica

  1. apaga tu ventilador. Estar sentado por unos minutos. Te sentirás caliente.
  2. ahora enciende el ventilador. Te vuelves genial otra vez.
  3. Eres un disipador de calor. Cuando la temperatura exterior está más cerca de la temperatura corporal central, se disipa menos calor afuera.
  4. Como resultado, comienza a calentarse más de lo necesario.
  5. cuando estás en clima frío, se disipa más, tu cuerpo no puede mantener la temperatura deseada, por lo que estás listo para sentarte incluso cerca de una chimenea a más de 37 grados.
  6. entonces la temperatura exterior óptima es 27-30 grados.
  7. que es lo que hacen el aire acondicionado y la calefacción de la habitación.

Los humanos dependen del sudor y otros métodos de transferencia de calor para controlar la temperatura interna de su cuerpo. La transferencia de calor es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el medio ambiente. Las condiciones más cómodas y técnicamente suficientes para la temperatura exterior son aproximadamente 72 grados F, si no se realizan grandes esfuerzos. Las condiciones de humedad también son un factor en las condiciones de transferencia.

En general, nuestra temperatura corporal es de aproximadamente 34 ° C. Cuando nuestra temperatura ambiente es más baja que la temperatura corporal, el calor de nuestro cuerpo se disipa a los alrededores, pero cuando la temperatura ambiente es mayor que la temperatura corporal, la situación inversa implica que aumenta aún más el cuerpo. temperatura que puede causar problemas.

Además de todo lo que Matt ha dicho, también está la cuestión de confundir la temperatura del aire con lo que te hace sentir frío.

Por ejemplo, el aire de 75 grados no parece frío, el agua de 75 grados se siente realmente fría. Ambas tienen la misma temperatura, pero el agua absorberá el calor de su cuerpo muy rápidamente como no lo hace el aire. Otro ejemplo es estar en un ambiente ventoso versus quieto. Ambos ambientes tienen la misma temperatura pero uno “se siente” más frío que el otro.

Su percepción de “frío” es una función de la rapidez con que su cuerpo libera el exceso de calor y no la diferencia de temperatura.

Depende de dónde midas la temperatura. La temperatura que mide desde la lengua o la axila es un poco menor que la temperatura corporal real. Entonces, cuando miden 37C, la temperatura de su cuerpo ya está en el lado de la fiebre.

Me uniré a la otra respuesta y agregaré un punto de vista termodinámico.

Tu cuerpo está quemando calorías perpetuamente. Todas esas calorías quemadas generadas aumentan la temperatura corporal.

La temperatura corporal se equilibra con el intercambio con el aire a su alrededor. Si te acercas demasiado a 37 ° C, casi no hay intercambio con el exterior, por lo que la temperatura de tu cuerpo aumenta.

Exactamente porque la temperatura del entorno comienza a acercarse a la temperatura de su cuerpo.

Nuestro cuerpo es como una planta química: un sistema que consiste en pequeños reactores químicos. Hay varios procesos ejecutándose al mismo tiempo. Todos estos procesos (músculos en movimiento, bombeo de sangre por el corazón y funcionamiento en las venas / arterias, digestión de alimentos en los intestinos) producen una cierta cantidad de calor de manera constante. Por lo tanto, nuestro cuerpo es un generador de calor, o digamos un calentador.

Cuando se expone al medio ambiente, el cuerpo pierde algo de calor al aire circundante, y cuando el calor generado es casi igual al calor perdido en los alrededores, la temperatura de nuestro cuerpo se mantiene casi constante.

La transferencia de calor entre un cuerpo y sus alrededores depende de la diferencia de temperatura entre el cuerpo y los alrededores. El calor siempre fluye desde una temperatura más alta a una temperatura más baja, y cuanto más alta es la diferencia, mayor es el flujo de calor. Por lo tanto, cuando la diferencia de temperatura entre el cuerpo y los alrededores es baja, la pérdida de calor en los alrededores se vuelve pequeña y la generación de calor supera en gran medida la pérdida de calor, lo que lleva a la acumulación de calor y al calentamiento del cuerpo.

Es interesante que nuestro cuerpo también tenga un mecanismo de enfriamiento. Los pequeños depósitos de agua comienzan a desenrollarse a temperaturas excesivas, lo que provoca la liberación de gotas de agua o lo que llamamos sudor . Cuando el sudor se evapora, absorbe parte del calor corporal, enfriando un poco el cuerpo.

Comes comida y la comida proporciona la energía que necesitas. Usted consume la energía y parte de ella debe ser rechazada. Cuando la temperatura ambiente es de alrededor de 26 ℃, una camiseta puede mantener el proceso de pérdida de calor de su cuerpo equilibrado y sentirse cómodo. Cuando es 3 ℃, necesita más ropa para disminuir la relación de pérdida de calor. Cuando es 33 ℃, la proporción de pérdida de calor es baja y te sientes incómodo. Luego necesitas un aire acondicionado para enfriar tu cuerpo.

Trataría de mantenerlo simple (no soy un experto también)
1. El cuerpo humano necesita dispersar el calor para mantener los órganos vitales funcionando correctamente (la razón por la cual los órganos internos están encamisados ​​en entornos fríos).

2. La velocidad de dispersión depende del gradiente de temperatura. Cuanto mayor es el gradiente, mayor es la tasa de transferencia de calor.

El nivel de confort se caracteriza por parámetros como la temperatura, la humedad, la velocidad del viento, etc., que definen la tasa de disipación de calor de su cuerpo. Incluso a temperaturas ambiente del orden de la temperatura corporal, puede sentirse cómodo si la humedad es baja y hay una buena brisa.