Energieumsatz Flashcards
Grundumsatz GU
Minimum an Energie, das der Körper für basale Vorgänge benötigt [kJ/kg x h]
Normwerte: 3,8 – 4,2 kJ/ kg x h
Wirkungsgrad
Anteil an der zugeführten Energie, der tatsächlich genutzt werden kann [%]
Normwert: ca. 25%
Brennwert
Die beim Abbau einer Substanz frei werdende Energie [kJ/g]
Physikalischer Brennwert
Kohlenhydrate: 17,6 kJ/g
Lipide: 38,9 kJ/g
Proteine: 23 kJ/g
Physiologischer Brennwert
Energie, die im Endeffekt vom Körper genutzt werden kann
Kohlenhydrate und Proteine: 17,2 kJ/g
Lipide: 38,9 kJ/g
Freizeitumsatz
Täglicher Umsatz bei keiner intensiven körperlichen Betätigung: ca. 8400 bis 9600 kJ
Arbeitsumsatz
Energieumsatz bei körperlicher Arbeit, ca. 2 – 10 kJ/ kg x h zusätzlich zu, Freizeitumsatz
Kalorimetrie
Messung der Energiemenge zur Bestimmung des Energieumsatzes
– direkt: mithilfe der Wärmeabgabe
– indirekt: durch Messung der Atemgase
Energieumsatz = (O2 – Aufnahme/min) x kalorisches Äquivalent [kJ/min]
Kalorisches Äquivalent
Energiewert, der bei der Oxidation eines bestimmten Stoffes pro Liter O2 gewonnen wird [kJ/ LO2]
KH = 21 Fette = 19,6 Proteine = 18,8 Mischkost = 20
Respiratorischer Quotient RQ
Quotient aus CO2 Abgabe und O2 Aufnahme
RQ = V(CO2) / V(O2)
Bei Mischkost RQ = ca. 0,82, bei Kohlenhydraten erhöht, bei Fetten und Proteinen gesenkt
Regulation des Wärmehaushalts
Regelzentrum: kaudaler Hypothalamus
– erhält Informationen von Temperatursensoren, gleicht sie mit Solltemperatur ab und veranlasst Mechanismen zur Wärmebildung oder Wärmeabgabe
– zentrale innere vs periphere äußere Sensoren
Wärmebildung
‚Abwärme‘
Kurzfristig:
1) verstärkte Muskelaktivität
– willkürlich: Umherlaufen bei Kälte
– unwillkürlich: Muskelzittern (ab der Zitterschwelle), sehr ineffizient
2) Zitterfreie Wärmebildung: Lipolyse im braunen Fettgewebe
3) Gefässkonstriktion der Hautgefässe
Langfristig:
– Zitterschwelle sinkt ab
– Gesteigerter Grundumsatz
Indifferenztemperatur
Äußerer Temperaturbereich, dem wir als behaglich empfinden
– abhängig von Umgebungstemperatur! Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Wärmestrahlung, Bekleidung und Aktivität
– ruhig und unbekleidet, ohne Wind und bei einer etwa 50%igen Luftfeuchtigkeit: zwischen 28 und 32 Grad Celsius
Mechanismen bei Wärmebelastung
Kurzfristig:
– Dilatation der Hautgefäße
– Schweißproduktion
Langfristig:
– Schweißproduktion bei geringeren Temperaturen
– Veränderung der Schweißzusammensetzung: weniger Elektrolyte –> hypertones Blutplasma –> Gesteigertes Durstgefühl –> größere Trinkmenge –> erhöhtes Plasmavolumen
Organanteile am Grundumsatz
Muskulatur: 25% Leber: 25% Gehirn: 20% Herz: 10% Nieren: 5– 10%
Kalorische Äquivalente
KH: 21
Lipide: 19
Proteine: 20
Mischkost: ca. 20
Konduktion
Wärmeaustausch mit Gegenständen, die dem Körper direkt anliegen
Bsp.: Auf einem Stuhl sitzen
Konvektion
Wärmetransport in einem strömenden Fluid
Bsp.: erwärmtes Blut wird mit dem Strom in die Peripherie transportiert
Konvektion sinkt mit steigender Temperatur
Wärmestrahlung
Infrarotstrahlung, die zwischen unterschiedlich temperierten Körpern und Gegenständen ausgetauscht wird
Bsp.: Aufnahme von Wärme durch einen erhitzten Naturstein
Wärmestrahlung sinkt mit steigender Temperatur
Verdunstung ( Evaporation )
Wasser, das an der Körperoberfläche verdunstet, entzieht dem Körper Wärme. Ist nur möglich wenn der Wasserdampfpartialdruck (ca. 6,3 kPa) der Haut höher ist als der der Luft.
Bsp.: Schwitzen
Verdunstung steigt mit steigender Temperatur
Verfügbare Energie
In zeitlich verbrauchter Reihenfolge
1) ATP Spaltung
2) Kreatinphosphat
3) anaerobe Glykolyse
4) aerober Stoffwechsel
=> verfügbare Energiemenge im anaeroben Bereich am höchsten
Volumenaufnahme unter STPD Bedingungen
STPD = Standard Temperature 0 Celsius, Pressure 760 Torr, Dry)
V(O2) [STPD] = V(O2) x 273/Tm x P/760 x (P – PH2O)/ P
Energieumsatz pro 24h
Bei einem angenommenen RQ von 0,82:
V(O2) [STPD] in L/min x Energ. Äquivalent [kJ/LO2] x 1440 [min]
Brutto Wirkungsgrad [%]
Brutto Wirkungsgrad = Leistung [Watt] / Arbeitsumsatz [kJ/min] x 100 [%]
Netto Wirkungsgrad [%]
Netto Wirkungsgrad = Leistung [Watt] / Leistungszuwachs [kJ/min] x 100
Verhältnis Watt und Joul
1 Watt = 1 J/sec
Wieviele kJ sind eine Kilokalorie?
4,18 kJ/ kcal
