Abkühlung durch Schwitzen

Die zweite und dritte der oben erwähnten thermalen Eigenschaften des Wassers, nämlich die 'latente Wärme' und 'Thermalkapazität' des Wassers die beide größer sind als die, anderer Flüssigkeiten, sind ebenfalls sehr wichtig für uns. Diese beiden Eigenschaften sind die Grundlage einer sehr wichtigen körperlichen Funktion, deren Wertes sich viele Menschen kaum bewusst sind: Das Schwitzen.

Welchen Nutzen hat das Schwitzen tatsächlich?

Um das zu erklären, muss man die zugrunde liegenden Gegebenheiten etwas erleuchten. Alle Säugetiere haben Körpertempera-turen von mehr oder weniger gleicher Höhe. Obwohl einige Schwankungen vorhanden sind, befinden sich die Körpertemperaturen der Säugetiere im Bereich von 35 bis 40°C; die des Menschen beträgt unter normalen Bedingungen 37°C. Das ist eine sehr ausschlaggebende Temperatur, die unbedingt konstant gehalten werden muss. Wenn die Temperatur des Körpers nur um einige Grade sinkt, versagen viele seiner lebenswichtigen Funktionen; wenn sie sich nur um einige Grade erhöht, wie das im Fall von Krankheit eintritt, kann das verheerende Folgen haben. Eine länger andauernde Körpertemperatur von über 400C kann sich durchaus tödlich auswirken.

Kurz gesagt, unsere Körpertemperatur befindet sich in einem sehr kritischen Gleichgewichtszustand, in dem sehr wenig Raum für Schwankungen ist.

Hier jedoch erhebt sich ein fundamentales Problem für unseren Körper: Er ist ständig aktiv. Die Verrichtung einer jeglichen physikalischen Bewegung, in Organismen, sowie in Maschinen, benötigt Energie. Bei der Erzeugung von Energie wird jedoch immer Wärme als Nebenprodukt freigesetzt. Das können Sie sehr leicht selbst in Erfahrung bringen, wenn Sie dieses Buch beiseite legen, und unter glühender Sonne einen 10-Kilometer Dauerlauf machen. Dabei werden Sie deutlich merken, dass sich Ihr Körper sich erwärmt hat. Doch wenn Sie es bedenken, werden Sie erkennen, dass Ihnen eigentlich nicht annähernd so heiß ist, wie es das nach solch einer Anstrengung sein sollte.

Die Maßeinheit der Wärme ist die Kalorie. Ein normaler Mensch erzeugt eine Wärme von 1000 Kalorien, wenn er einen Weg von 10 Kilometern in einer Stunde läuft. Diese Wärme muss vom Körper abgegeben werden. Wenn sie nicht freigesetzt würde, würde der Läufer in ein Koma geraten, bevor er den ersten Kilometer zurückgelegt hätte.

Dieser Gefahr wurde jedoch durch die beiden, an zweiter Stelle erwähnten Eigenschaften des Wassers vorgebaut.

Die erste dieser Eigenschaften ist die hohe Thermalkapazität des Wassers; d.h. eine große Wärmemenge ist erforderlich, um die Temperatur des Wassers zu erhöhen. Unser Körper besteht zu 70 % aus Wasser, und wegen seiner Thermalkapazität erhitzt sich dieses Wasser nicht so schnell. Man nehme z.B. eine Aktivität an, die unsere Körpertemperatur um 10°C erhöhen würde. Wenn unser Körper anstelle von Wasser Alkohol enthielte, würde die selbe Aktivität zu einem Temperaturanstieg von 20°C führen, und mit anderen Substanzen von geringerer Thermalkapazität wäre die Situation noch drastischer: Salz würde eine Temperaturerhöhung von 50°C, Eisen eine von 100°C und Blei sogar von 300°C verursachen. Die hohe Thermalkapazität des Wassers ist es, die solch enorme Wärmeveränderungen verhindert.

Doch selbst ein Temperaturanstieg von 10°C wäre, wie bereits gesagt, tödlich. Um dem vorzubauen kommt die zweite jener Eigenschaften ins Spiel, die latente Wärme des Wassers.

Um die entstehende Hitze abzukühlen bedient sich der Körper des Schwitzmechanismus. Beim Schwitzen bildet sich Wasser auf der Haut, das jedoch sehr schnell verdunstet. Aufgrund der großen latente Wärme des Wassers benötigt diese Verdunstung eine beträchtliche Menge an Wärme, welche natürlich dem Körper entzogen wird, was diesen wiederum abkühlt. Dieser Kühlungsmechanismus ist so wirksam, dass man, selbst bei hohen Außentemperaturen, manchmal sogar ein Frösteln empfinden kann.

Auf diese Weise schwitzt jemand, der 10 Kilometer läuft etwa einen Liter Wasser aus, dessen Verdunstung die Körpertemperatur um 60C verringert. Je mehr Energie aufgebracht wird, umso mehr steigt die Körpertemperatur, doch gleichzeitig wird auch umso mehr Schweiß gebildet wodurch sich auch der Kühlungseffekt erhöht. Die wichtigsten Faktoren im Funktionieren dieser wunderbaren thermostatischen Temperaturregulierung des Körpers, sind die thermalen Eigenschaften des Wassers. Mit keiner andere Flüssigkeit als Wasser könnte das Schwitzen dermaßen wirksam funktionieren. Wenn z.B. Alkohol anstelle des Wassers vorhanden wäre, würde im obigen Beispiel nur ein Temperaturabfall von 2,2°C stattfinden und selbst im Fall von Ammoniak ergäbe sich nur eine Reduzierung von 3,6°C.

Dieser Vorgang hat noch einen anderen sehr wichtigen Aspekt. Wenn die, im Körper entstehende Wärme nicht zur Oberfläche, d.h. zur Haut, weitergeleitet würde, hätten weder jene beiden Eigenschaften des Wassers, noch die Schwitzfunktion irgend einen Nutzen. Auch der Körpers muss so strukturiert sein, dass er eine gute Wärmeleitung zulässt. Hier kommt eine andere Eigenschaft des Wassers zur Geltung. Im Gegensatz zu allen anderen Flüssigkeiten hat das Wasser eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Aufgrund dieser und seines hohen Wassergehalts leitet der Körper die entstehende Wärme zur Haut. Um diese Übertragung weiter zu beschleunigen dehnen sich auch die, der Haut nahen Blutgefäße aus, weshalb wir auch erröten, wenn es uns heiß wird. Falls die thermale Leitfähigkeit des Wassers etwas geringer wäre, würde die Wärmeüber-tragung zur Haut sehr verlangsamt, was wiederum das Leben solch komplexer Organismen wie der Säugetiere unmöglich machen würde.

Aus all dem geht hervor, dass drei sehr unterschiedliche, außergewöhnliche thermale Eigenschaften des Wassers zur Erfüllung eines gemeinsamen Zwecks zusammenarbeiten, nämlich dem Schutz vor Überhitzung in komplexen Lebewesen wie den Menschen. Das Wasser ist eine Flüssigkeit, die speziell für diese Aufgabe geschaffen wurde.