Energie des Menschen

Wenn du über Energie nachdenkst, fallen dir bestimmt viele Beispiele für Energie im Alltag ein: Züge, Windkrafträder, Fernseher und vielleicht noch Aufzüge oder Pendel. An einen Apfel oder dich selbst denkst du dabei vermutlich als Letztes. Doch auch hier spielt Energie eine wichtige Rolle! Dein Energiebedarf gibt an, wie viel Energie du täglich umwandelst und aufnehmen musst, um zu leben und zu überleben.

Aber wie viel Energie benötigst du und wozu? Um welche Energie handelt es sich dabei? Und woher nimmst du all die wertvolle Energie zum Umwandeln überhaupt?

simpleclub erklärt es dir!

Energie beim Menschen einfach erklärt

Der Mensch wandelt Energie um, um warm zu bleiben, sich zu bewegen, zu atmen, zu denken oder Essen zu verdauen. \rarr\rarr Diese Energie stammt in der Regel aus der chemischen Bindungsenergie von Lebensmitteln.

Sie wird oft nicht in Joule (\text{J}J\text{J}), sondern in der eigentlich veralteten Einheit Kalorien (\text{cal}cal\text{cal}) angegeben. Du kannst Kalorien und Joule einfach ineinander umrechnen:

1 \text{ J} \approx 0,24 \text{ cal}1 J0,24 cal1 \text{ J} \approx 0,24 \text{ cal}

Der gesamte Energiebedarf eines Menschen teilt sich in Grundumsatz und Leistungsumsatz auf.

  • Der Grundumsatz meint nur die Energie, die nötig ist, um alle grundlegenden Funktionen des Körpers aufrechtzuerhalten. Dazu zählen Grundstoffwechsel, Atmung, Herztätigkeit, grundlegende Gehirnaktivität und Halten der Körpertemperatur. Je jünger, größer, schwerer oder muskulöser ein Mensch ist, desto höher ist sein Grundumsatz.

  • Jede zusätzliche Aktivität wie Verdauung, Sitzen, Nachdenken, Lesen, Bewegen oder Sport fällt unter den Leistungsumsatz. Der Leistungsumsatz ist daher von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich und kann um tausende Joule am Tag schwanken.

Definition Kalorien

Kalorien sind eine alte Maßeinheit für Energie, die heute häufig durch Joule ersetzt wird.

\begin{aligned} 1 \text{ J} &\approx 0,24 \text{ cal} \\ 1 \text{ cal} &\approx 4,19 \text{ J} \end{aligned}1 J0,24 cal1 cal4,19 J\begin{aligned} 1 \text{ J} &\approx 0,24 \text{ cal} \\ 1 \text{ cal} &\approx 4,19 \text{ J} \end{aligned}

Die Verwendung von Kalorien ist nur noch bei Lebensmitteln üblich.


Nutzen von Energie beim Menschen

Gesamtumsatz

Der Gesamtumsatz ist die Menge an Energie, die ein Mensch insgesamt für alles umwandelt. Sie setzt sich aus dem Grundumsatz und dem Leistungsumsatz zusammen.

Die Energie des Menschen und der Lebensmittel ist die einzige Energieform, die man häufig noch in Kalorien statt Joule angibt. Physikalisch ist das aber nicht mehr korrekt.

Eine Kalorie entspricht der Energiemenge, die umgewandelt wird, wenn du ein Gramm Wasser um ein Grad Celsius erhitzt. Das ist aber sehr ungenau. Deshalb benutzt man heutzutage lieber Joule. Ein Joule ist deutlich genauer, aber auch viel komplizierter definiert.

Joule und Kalorien lassen sich einfach ineinander umrechnen:

1 \text{ J} \approx 0,24 \text{ cal}1 J0,24 cal1 \text{ J} \approx 0,24 \text{ cal}

Grundumsatz

Lea schläft auf Couch

Der Grundumsatz wird bei liegenden Menschen in völliger Ruhe gemessen, deren letzte Mahlzeit über 12 Stunden her ist. Der Raum muss exakt 20°C warm sein.

So soll sichergestellt werden, dass wirklich nur die absoluten Grundfunktionen des Körpers Energie umwandeln.

  • 35% davon nehmen Magen, Darm, Leber und Niere ein.
  • 25% werden vom Gehirn zum Denken und Steuern des Körpers umgewandelt.
  • 20% gehen an die Skelettmuskeln und
  • 6% ans Herz.
  • Die restlichen 14% verteilen sich auf viele verschiedene Organe und Funktion.

Es wurde für Männer und Frauen mit bestimmtem Alter, Gewicht und Größe ein Durchschnittswert ermittelt. Dieser kommt bei allen gesunden Menschen ungefähr hin.
\rarr\rarr Bei fünfzehnjährigen Jungen, die 70 kg wiegen, liegt er bei etwa 7900 kJ pro Tag.
\rarr\rarr Bei 60 kg schweren Mädchen liegt er hingegen bei 6200 kJ.

Leistungsumsatz

Felix macht Aufgaben

Der Leistungsumsatz meint jede Energieumwandlung, die über den Grundumsatz hinaus geht.

  • Sitzen kostet beispielsweise 0,4 kJ pro Minute.

  • Waschen oder Umziehen wandeln 8 kJ um,

  • Fensterputzen 16 kJ,

  • schnelles Joggen oder Turnen 42 kJ und

  • Kraulen 58 kJ.

Dabei wandeln Frauen deutlich weniger als Männer um.
\rarr\rarr Während eine Frau bei leichter Arbeit wie Schule oder Bürojob durchschnittlich 250 kJ pro Stunde umwandelt, erreicht ein Mann 315 kJ.

\rarr\rarr Bei körperlich anstrengenden Berufen wie Sportler oder Maurer erreichen Frauen 500 kJ, Männer aber ganze 840 kJ.

Energiegewinnung beim Menschen

Die ganze Energie, die vom Menschen fürs Denken, Atmen, Sitzen, Bewegen und Arbeiten entwertet wird, muss irgendwo herkommen. Nach dem Energieerhaltungssatz kann sie schließlich nicht einfach auftauchen oder verschwinden.

Deswegen muss der Mensch regelmäßig essen. Dabei spaltet der Körper die Teilchen im Essen und setzt so chemische Bindungsenergie frei, die er für eigene Bindungen nutzen oder in andere Energieformen umwandeln kann.

Energiebilanz

Wenn der Körper zu viel oder zu wenig Energie zugeführt bekommt, versucht er dies auszugleichen.

  • Überschüssige Energie wird in Form von chemischer Bindungsenergie als Fett eingelagert, bis sie gebraucht wird.

  • Nimmst du zu wenig Energie auf, spaltet der Körper zunächst Muskeln und Fett, um an zusätzliche Energie zu kommen.

Sowohl ein langfristig hoher Energieüberschuss, als auch ein langfristig hoher Energiemangel sollten vermieden werden, damit der Körper gut und gesund arbeitet. Ab und zu mal etwas darüber oder darunterzuliegen, macht aber gar nichts aus. Außer einem Völle- oder Hungergefühl wirst du weder zu- noch abnehmen und auch nicht gleich krank werden.

Erkrankungen, Geschlecht, Alter, Größe, Genetik und Lebensstil können einen erheblichen Einfluss auf den eigenen Energiebedarf haben. Dieser kann von Mensch zu Mensch um mehrere tausend Joule schwanken - und das ist völlig normal.

Verschiedene Menschen

Kalorien von Lebensmitteln Beispiele

Es ist für ein gesundes Leben hilfreich ungefähr einschätzen zu können, wie viele Kalorien oder Joule ein Lebensmittel hat.

Das genaue Abzählen jeder einzelnen Kalorie ist ohne Labor sehr ungenau und daher meist Unfug!

Lebensmittel (100 g)

Energiemenge

Hähnchenkeule

375 \text{ kJ} ~ / ~ 90 \text{ kcal}375 kJ /90 kcal375 \text{ kJ} ~ / ~ 90 \text{ kcal}

Bratwurst

1570 \text{ kJ} ~ / ~ 375 \text{ kcal}1570 kJ /375 kcal1570 \text{ kJ} ~ / ~ 375 \text{ kcal}

Heringsfilet in Tomatensoße

910 \text{ kJ} ~ / ~ 217 \text{ kcal}910 kJ /217 kcal910 \text{ kJ} ~ / ~ 217 \text{ kcal}

Fettarme Milch

190 \text{ kJ} ~ / ~ 45 \text{ kcal}190 kJ /45 kcal190 \text{ kJ} ~ / ~ 45 \text{ kcal}

Kakao

245 \text{ kJ}~ / ~ 59 \text{ kcal}245 kJ /59 kcal245 \text{ kJ}~ / ~ 59 \text{ kcal}

Gouda

1600 \text{ kJ} ~ / ~ 382 \text{ kcal}1600 kJ /382 kcal1600 \text{ kJ} ~ / ~ 382 \text{ kcal}

Weizenbrötchen

1165 \text{ kJ} ~ / ~ 278 \text{ kcal}1165 kJ /278 kcal1165 \text{ kJ} ~ / ~ 278 \text{ kcal}

Walnüsse

2950 \text{ kJ} ~ / ~ 705 \text{ kcal}2950 kJ /705 kcal2950 \text{ kJ} ~ / ~ 705 \text{ kcal}

Möhren

120 \text{ kJ} ~ / ~ 29 \text{ kcal}120 kJ /29 kcal120 \text{ kJ} ~ / ~ 29 \text{ kcal}

Paprika

90 \text{ kJ}~ / ~ 22 \text{ kcal}90 kJ /22 kcal90 \text{ kJ}~ / ~ 22 \text{ kcal}

Apfel

210 \text{ kJ}~ / ~ 50 \text{ kcal}210 kJ /50 kcal210 \text{ kJ}~ / ~ 50 \text{ kcal}

Zusammenfassung

  • Der Mensch braucht für alles Energie

    • Sitzen, Stehen, Gehen
    • Atmen, Herzschlag
    • Essen, Trinken, Verdauen
    • Denken, Träumen
    • Sport, Bewegung
    • Arbeit sonstiger Organe
    • Wachstum (Körper, Haare, Nägel)
  • Gesamter Energiebedarf ist bei jedem unterschiedlich

    • Abhängig von Genetik, Alter, Körperzusammensetzung, Lebensstil, Größe, Gewicht und Geschlecht
    • Teilt sich in Leistungs- und Grundumsatz
  • Mensch spaltet Nahrung, um dessen chemische Bindungsenergie für sich zu nutzen

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