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なぜ人間は気温25℃前後が快適なのか

この話は「理系」でないとチンプンカンプンかもしれません。
この話がスンナリ読めたら、あなたもりっぱな「理系」です!

涼しくなりました。
しかし、人間は体温付近の気温は不快に感じて、それよりも10℃近く低い25℃付近の気温を快適に感じるのはどうしてでしょう?

やっぱりこれは「放熱」なんでしょうね。
人体の放熱は主に空気の対流によるのですけど、体温を36℃近くに維持するために、25℃くらいの空気に放熱するのがいちばん都合良いのでしょう。
ただし、これは衣服で覆っている場合で、裸だとこれより2~3℃高い空気が良いかもしれません。

確認したことはないですけど、人間はおよそ100Wの熱を出していると言われます。
100Wは24カロリー/秒ですから、1日86400秒をかけてみるとおよそ2000キロカロリーです。
私、その辺はあまり詳しくないんですけど、まぁ、そんなものでしょうか?

人体の体表面積をざっくり求めてみます。
人体は、腕とか足とか分かれていて、一筋縄ではいかないので、仮に高さ160cmで25リットルの円柱2本とします。
(「オレは2本の円柱じゃない」とおっしゃる方、ご自分の体表面積を自己申告してください。)
そうすると1本は、底面積156 cm2で、周囲長44cmです。
したがって、1本あたりの表面積は次のとおりです。
 156x2+44x160=7352 cm2

ですから、2本では、14700 cm2です。
この体表面積で、100Wを放熱するのに約10℃の温差が必要というのは妥当なのでしょうか?

たとえば100 cm2のアルミ板は、両面の放熱面積をあわせると200 cm2ですが、その放熱抵抗はおよそ6℃/Wだそうです。
 
空気に対する放熱抵抗は人体もアルミ板も大差ないと思われますので、仮に同じだとすると、全身の放熱抵抗は次のとおりです。
(「オレの体はアルミじゃない」とおっしゃる方、ご自分の放熱抵抗を自己申告してください。)
 6(℃/W)x200/14700=0.08℃/W

この熱抵抗で、100Wを放熱するには次の温度差が必要です。
 0.08(℃/W)x100W=8℃

つまり裸ならば、体温よりも8℃低い28℃前後が適温です。
それよりも気温が高いと、「機械ならば」体温が上昇します。
また、衣服をまとうと、放熱抵抗は高くなりますから、快適な気温は裸の場合よりも数度低い25℃前後になるでしょうか?

ちなみに、空気に対する放熱抵抗を考えますと、ストッキングのようにぴったりしたものはあまり保温効果が期待できません。
やはり、人体との間に「対流しない空気層」を抱え込む衣服が良いようです。
ネクタイも、対流を防ぐという意味では保温効果が期待できます。

もうひとつの謎は、「なぜ人間は体温よりも5℃前後温度が高いお風呂が快適なのか」です。
こちらは、まだ「仮説」さえ立っていません。 なぜなんでしょう?

結論:人体がその体表面から100Wの熱を空気に放熱する場合、体温よりも10℃程度低い25℃前後の気温が適切というのは「物理的に」妥当らしい。

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趣味も専門も電子回路という、画に描いたような理系男子ですが、世の中の「読みにくい取説」をなんとかできないものかと思い、自ら「書く側」になってしまいました。

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