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Physiologie

Wärmebildung und Wärmeabgabe

Steckbrief

Der größte Teil der Energie, die im Körper umgesetzt wird, wird als Wärme freigesetzt, da Stoffwechsel und Muskelarbeit im Körper nur einen sehr geringen Wirkungsgrad haben. Unter Ruhebedingungen erfolgt diese Wärmeproduktion vornehmlich im Körperkern. Mit dem Blut wird die Wärme zur Haut transportiert und von dort aus an die Umgebung abgegeben. Dadurch wird die Körperkerntemperatur konstant gehalten und nur die Schalentemperatur ändert sich.

Der Wärmetransport innerhalb und außerhalb des Körpers erfolgt über verschiedene Mechanismen:

  • Konduktion: Transport über ein ruhendes Medium (z.B. Abkühlung durch Kontakt mit einer kühlen Oberfläche)

  • Konvektion: Transport über ein leitendes Medium, das selbst in Bewegung ist (z.B. Wärmeabgabe über die Atemluft)

  • Strahlung: Wärmeabgabe durch Infrarotstrahlung (erfolgt ohne Medium)

  • Verdunstung: Wärmeabgabe über die Verdunstungswärme von Wasser bei der Schweißbildung (= evaporative Wärmeabgabe)

Reguliert wird der Wärmehaushalt über einen Regelkreis, der vom Hypothalamus aus gesteuert wird.

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Zusammenfassender Überblick über den Wärmehaushalt

Durch einen niedrigen Wirkungsgrad im Stoffwechsel und bei der Muskelarbeit entsteht ständig Wärme, die zu einem Anstieg der Körperkerntemperatur führen würde. Mit dem Blutkreislauf wird diese Wärme jedoch zur Körperoberfläche (und zur Lunge) transportiert (Konvektion), sodass sich zwar die Schalentemperatur ändert, die Kerntemperatur jedoch relativ konstant bleibt. Von der Haut (und der Lunge) wird die Wärme schließlich über vier Mechanismen an die Umgebung abgegeben. Dadurch sinkt die Schalentemperatur. Stellt der Hypothalamus eine Differenz zwischen dem Soll- und Istwert der Körperkerntemperatur fest, so passt er den Wärmetransfer und den Wärmetausch entsprechend an.

(Quelle: Gekle et al., Taschenlehrbuch Physiologie, Thieme, 2015)
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    Wärmebildung

    Zur Einstellung einer gleichbleibenden Körperkerntemperatur müssen Wärmebildung und Wärmeabgabe im Gleichgewicht stehen. Die Wärmebildung erfolgt bei jeder Energieumwandlung im Körper, bei der aufgrund des geringen Wirkungsgrades ein großer Teil der Energie als Wärme „verloren“ geht. Diese „Abwärme“ wird in Ruhe zu etwa 70 % von den stoffwechselintensiven inneren Organen und dem Gehirn geliefert. Bei körperlicher Aktivität überwiegt hingegen die Wärmebildung in der Muskulatur, sie nimmt im Vergleich zur körperlichen Ruhe um ein Mehrfaches zu.

    Anteile der Organe an der Wärmebildung des Organismus
    Organein Ruhebei Arbeit

    Brust- und Baucheingeweide

    56 %

    8 %

    Gehirn

    16 %

    1 %

    Muskulatur

    18 %

    bis 90 %

    übrige Organe

    10 %

    1 %

    Wärmetransport im Körper und Wärmeabgabe

    Die Wärmeabgabe an der ist von vielen Faktoren abhängig. Dazu gehören Umgebungstemperatur, Kleidung, Luft- bzw. Wasserbewegung, Hautdurchblutung, Atmung und Schwitzen. Sie erfolgt durch unterschiedliche Mechanismen: Konduktion, Konvektion, Strahlung und Verdunstung. Da sie über die Körperoberfläche erfolgt, ist sie immer proportional der Körperoberfläche, die Größen werden in angegeben.

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      zuletzt bearbeitet: 13.07.2022
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. Hugo Marti, 12.07.2022
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