alpha Lernen - Physik

Wärmelehre Übungen zur Wärmeempfindung

Von: Christian Döllinger

Stand: 29.03.2017

Symbol | Bild: Angela Smets/BR

Warum kommt uns - vor allem in der kalten Jahreszeit - bei Wind die Luft kälter vor als die Messungen mit einem Thermometer zeigen, warum liegt also die von uns subjektiv gefühlte Temperatur unter der objektiv gemessenen?

Dafür sind zwei Gründe maßgeblich:

  1. Die kalte, unsere freien Hautpartien (Gesicht, Hände) umgebende Luft, wird durch die über die Haut abgegebene Körperwärme erwärmt. Durch diese Wärmeabgabe sinkt die Hauttemperatur. Bei Windstille bleibt die so erwärmte Luft an den Hautpartien, durch die vom Körper nachgelieferte Wärme steigt die Hauttemperatur wieder an. Bläst dagegen der Wind, so wird die über die Haut erwärmte Luft schnell wieder weggeblasen und durch neue kalte Luft ersetzt; die Produktion von Körperwärme kann diesen fortlaufenden Wärmeverlust über die Haut nicht mehr ausgleichen, die Hauttemperatur sinkt, uns wird kalt und wir schätzen die Temperatur niedriger ein als vom Thermometer angezeigt.
  2. Zu diesem Abkühlungseffekt kommt noch ein zweiter: Unsere Haut sondert - auch wenn wir dies nicht wahrnehmen - selbst bei niedriger Temperatur Flüssigkeit (Schweiß) ab. Dieser verdunstet und entzieht dabei der Haut und somit dem Körper Wärme. Bei Windstille kommt dieser Verdunstungsprozess schnell zum Stillstand, da die an der Haut aufliegende Luftschicht rasch mit Wasserdampf gesättigt ist und keinen weiteren Wasserdampf mehr aufnehmen kann. Bläst dagegen der Wind, so wird die mit Wasserdampf gesättigte Luft weggeblasen und durch kalte, mit Wasserdampf noch nicht gesättigte Luft ersetzt; dadurch kann der Verdunstungsvorgang fortgesetzt werden, was zu einem stetigen Wärmeverlust über die Haut bis zu einer bestimmten Grenze führt.

Aus "Bergwetter" von Michael Sachweh

Die durch den Wind ausgelöste Abkühlung der Haut hängt von der Lufttemperatur und der Windgeschwindigkeit ab, wie die nachstehende Tabelle zeigt. Sie kann zu derart starken Abkühlungen der Haut führen, dass es zu Erfrierungen bestimmter Hautpartien kommt.

Wüstenbewohner tragen häufig lange, weite und dunkle Kleidung und zusätzlich noch eine Pelzmütze - ist dies bei den hohen Tagestemperaturen in der Wüste sinnvoll?

In der Wüste sind tagsüber die Temperaturverhältnisse zwischen der Haut und der umgebenden Luft genau entgegengesetzt wie bei uns in der kalten Jahreszeit: Die Lufttemperatur liegt über der Hauttemperatur und überträgt dadurch Wärme auf die Haut (Wärme geht immer vom Körper mit der höheren auf den mit der niedrigeren Temperatur über).

Zwar verdunstet auch hier der Schweiß auf der Haut, aber bei Lufttemperaturen um 40°C reicht dieser Abkühlungseffekt nicht aus, um die Erwärmung durch die heiße Luft zu kompensieren. Dazu kommt, dass in der Wüste meist Wind weht und damit die durch die Wärmeabgabe an die Haut abgekühlte Luft fortlaufend durch "frische", heiße Luft ersetzt wird.

Die Wüstenbewohner müssen sich also (genauso wie wir in unseren Breiten während der kalten Jahreszeit) durch entsprechende Kleidung - in diesem Falle - vor zu starker Erwärmung schützen.

Die Kleidung der Wüstenbewohner erfüllt zudem noch einen weiteren Zweck: In der Wüste kommt es nach Sonnenuntergang aufgrund der im Vergleich zum Wasser weitaus kleineren spezifischen Wärmekapazität von Sand zu einer empfindlichen Abkühlung - hier hilft dieselbe Kleidung vor zu starkem Wärmeverlust des Körpers.

Im Sommer stellen sich in unseren Breiten häufig Wetterlagen ein, bei denen warme, subtropische Luft über das Mittelmeer zu uns gelangt. Wir empfinden die Luft dann als schwül und fühlen uns nicht ganz wohl in unserer Haut. Woher kommt das?

Bei ihrem Weg über das Mittelmeer nimmt die Luft durch Verdunstung der großen Wasserfläche viel Feuchtigkeit auf und kommt bei uns als nahezu mit Wasserdampf gesättigte Luft an.

Aufgrund ihrer hohen Luftfeuchtigkeit kann sie praktisch keinen zusätzlichen Wasserdampf mehr aufnehmen, der Schweiß auf unserer Haut kann nicht mehr verdunsten und für die zur Aufrechterhaltung einer angenehmen Körpertemperatur notwendige Abkühlung sorgen. Unser "Thermostat" funktioniert dann nicht mehr. Uns wird unangenehm warm (obwohl die schwüle Luft nicht extrem heiß ist) und uns läuft das Wasser (der Schweiß) buchstäblich herunter. Auch hier lässt uns unser Wärmeempfinden im Stich, es kommt uns wärmer vor, als es tatsächlich ist.