Wirkungsgrad vom Mensch - Erklärung

Wirkungsgrad - kurz erklärt

• Der Wirkungsgrad ist ein wissenschaftliches Maß für die Effizienz oder den Nutzungsgrad einer Maschine, bei der Energien ineinander umgewandelt werden.
• Der Wirkungsgrad ist dabei definiert als das Verhältnis von geleisteter Arbeit und Primärenergie, die man in diese Maschine hineingesteckt hat. Bei einer idealen Wärmekraftmaschine hängt der Wirkungsgrad nur von der Temperaturdifferenz ab. Nichtideale Maschinen haben einen kleineren Wirkungsgrad. 
• Der Wirkungsgrad beispielsweise einer Kolbendampfmaschine beträgt um die 10 %, Siliciumsolarzellen haben (je nach Bauart) einen solchen von bis zu 40 %, Elektromotoren von mehr als 90 %.

Der Mensch als Energiewandler

• Die Stoffwechselumsetzungen der Lebewesen, also auch des Menschen, liefern sowohl die von den Zellen benötigte Energie als auch für die Synthese neuer Substanzen.
• Daneben wird aufgenommene Nahrung in Muskelarbeit umgesetzt. Dabei findet eine Umwandlung chemischer Energie (Abbau von Glukose mithilfe des Sauerstoffs der Atmung in Wasser und Kohlendioxid) in mechanische Energie der Muskeln statt.
• Der Glukoseumsatz kann experimentell aufgrund der Zusammensetzung der ausgeatmeten Luft bei sportlicher Bewegung berechnet werden. Entscheidend sind hierbei die verbrauchte Menge an Sauerstoff und die Mengen an Kohlendioxid, die in der ausgeatmeten Luft gemessen werden. So kann beispielsweise der Energieumsatz beim Treppensteigen experimentell bestimmt werden.
• Tatsächlich kann der Wirkungsgrad der menschlichen Muskeln zwischen den Werten von (nahezu) 0 und etwa 30 % liegen, je nach körperlicher bzw. sportlicher Aktivität. Für das Treppensteigen konnte beispielsweise ein Wirkungsgrad von knapp 24 % im Experiment für wenig geübte Probanden ermittelt werden, beim Schwimmen ist der Wirkungsgrad kleiner.