自転車運動による体の熱収支

リストアップ

• 系に入る熱
  • 筋肉による熱生成
  • 日光による加熱
• 系から出る熱
  • 呼気による放熱
  • 発汗による気化熱
  • 走行による「空冷」
  • 放射

各項目

筋肉による熱生成

効率25%という数字があるので、とりあえずそれを使う。100Wの運動なら、300Wの熱が生じる

日光による加熱

• 太陽定数 1366W/m2(そのうち地表まで到達するのは約50％)
  • http://www.s-yamaga.jp/nanimono/taikitoumi/taikitotaiyoenergy.htm など
• 300Wくらいはあるだろう。

呼気による放熱

• 1分あたりの換気量 100L
  • http://saku-enjoy.sakura.ne.jp/mame/exercise_and_science/12.html
• 呼気の温度は37度
• 1.0J/gK 定圧比熱
  • 細かい話をするとおかしいのだが、ざっくりでいいので
• 1.293 kg/m3, @273K, 比重。
• ここまでの値を使って計算すると、130g換気(100L=0.1m3)、130J/K放熱される。体温を37度とすると
  • 気温20度 17 * 130 / 60= 37W
  • 気温30度 7* 130 / 60 = 15W
  • 生物としては当然か。呼吸するだけで体が冷え切ってしまうようなことはない。ただ、氷点下だと100W近く熱をとられることもある。

発汗による気化熱

• 気化熱 2256J/g
• ありがちな発汗量: 1L/h
• 626W (2256*1000/3600s)

空冷

• 走行速度36km/h = 10m/s （計算が楽だから）
• 断面積 0.4m2
• 流量は4m3/s、比重（前出）が約1.3なので3Kg/s
• 比熱 1.0J/gK
• 3000J/sK
• ただし、体の後ろに流れる空気の温度が気温より1度高いとかはありえないので、300Wとかだろう。
• 当然気温によって違う筈、だが盛り込んだモデルの立て方がわからない。
• 呼吸は温度の上がり方が大きいが、100L
• 空冷効果は温度の上がり方が小さいが、4000L

放射

無視。(ぉぃぉぃ）