Lämmön tuotanto

Mistä se lämpö tulee? Tai siis tarkemmin pohdin, et kummasta enemmän: suhteellisesta rasituksesta vai absoluuttisesta tehosta. Tämä siksi, että pukeutumiseen vaikuttaa huomattavan paljon rasitusintensiteetti, jopa eksponentiaalisesti. Tiedossahan on, että ihmisen hyötysuhde on noin 25% luokkaa eli lämpöä tuotetaan aina kolminkertainen määrä tehoon nähden. Mutta kuitenkin yli aerobisen kynnyksen ja etenkin yli anaerobisen ajaessa soijaa pukkaa eri tavalla ja puuskutusta tulee. -Vai kuvittelenko vain?

Jouduin lukemaan valtavasti tutkimuksia, että löysin lopulta asiaan hieman tarkemmin kantaa ottavan tutkimusartikkelin. Pidän jännitystä yllä ja ensin hieman perusteita:


Lämpöä poistetaan:
säteilemällä (perinteinen elektromagneettinen lämpötilaeroihin perustuva säteily),
konvektiolla (lämpötilaerojen aiheuttamien virtausten mukana),
konduktiolla (materiaalin ominaisuus lämmön luovuttamiseen) ja
haihduttamalla (hiki haihtuu ja vaatii energiaa eli lämpöä poistuu)



Lämmön poistoon myötävaikuttavia tekijöitä ovat:

• Ympäristön lämpötila (mitä kylmempi, sitä helpommin kropan lämpö poistuu kaikilla keinoilla ison lämpötilaeron vuoksi)
• Ilman kosteus (kosteassa ilmassa hikoilemalla lämpö ei poistu haihtumalla vaan hiki jää ihon pintaan)
• Ilmavirtaus (kovempi tuuli tai pyöräilijän nopeus helpottavat haihtumista ja konvektiota),
• Pinta-ala (isolla kuskilla enemmän reaktiivista pinta-alaa lämmön poistolle),
• Vaatetus (doh 🤦🏻‍♂️)

Elimistön reaktiot:

• Rasituksessa lihasten verenkierto tehostuu.
• Kuumassa ihon verenkierto korostuu lämmön poistamiseksi. Tämä taas on pois lihaksilta.
• Syke nousee rasituksen mukana verenkiertoa nopeuttamaan
• Sydämen iskutilavuus heikkenee hieman maksimaalisessa rasituksessa
• Syke nousee entistä enemmän
• Lämpökuormaa kertyy elimistöön

Akklimatisaatiossa opetetaan kroppaa sietämään kohonnutta lämpöä ja toisaalta lämmönpoistomekanismit hioutuvat paremmiksi.

Lähde:
https://web.cortland.edu/buckenmeyerp/Lecture13.html

Hyvin kattava katsaus hikoilun fysiologiasta:

Ihmisen lämmönsäätely: lämmön poisto kuumassa ja huoneen lämmössä
2010 - Glen P. Kenny

Kuumuudesta johtuvasta lämmönnoususta johtuen ihon verenkierto lisääntyy. Neutraalissa lämpötilassa iholle virtaa noin 500ml/min eli 5-10% verenkierrosta, kun taas kuumuudessa jopa 8l/min eli 50-70% verenkierrosta. Eli tästä seuraa melkoinen rasitus verenkiertoelimistölle

Hikoilu on iso puolustuskeino ylikuumenemista vastaa. Haihtumisen viilentävä vaikutus riippuu kahdesta tekijästä: 1) hikirauhasten erittämästä nestemäärästä ja 2) ympäristön kyvylle vastaanottaa vesihöyryä. Jos ympäristö on kuiva ja tuulinen, niin haihdutus on riippuvaista vain hikoilun määrästä. Jos taas ympäristö on kosteaa ja tyyntä, niin rajoittava tekijä on haihtuminen iholta. Kun ympäristön ilmankosteus on korkea, niin hiki iholta ei ”mahdu” ilmaan

Hikoilumäärä kasvaa lineaarisesti rasitusintensiteetin myötä, jopa hieman kuivuneena.






Paikallinen kämmenen hikoilu, mutta ei kämmenselän, riippuu aerobisesta kunnosta itsenäisesti lämpötasapainon vaatimuksista harjoittelun aikana
2012 - Matthew N Cramer


Tuore tutkimustieto osoittaa, että aerobinen kunto ei vaikuta koko vartalon hikoiluvasteeseen. Hyvä- ja huonokuntoisten ryhmillä oli lähes vastaava hikoilumäärä samoilla metabolisen lämmön tuoton asteilla, eli siis erilaisilla suhteellisilla rasituksilla.

Tässä tutkimuksessa verrattiin karvattoman ihon (otsa) ja karvallisen ihon (kyynärvarsi) hikoilua kovakuntoisen (F) ja huonokuntoisten (UF) ryhmillä.
Kaksi eri rasitusta, jotka olivat tasainen teho ~105w (BAL) ja 60% Vo2max teholla (60%vo2max). Oletuksena oli, että karvattomalla iholla huonokuntoisilla (UF) olisi suurempi hien eritys tasateholla, sillä silloin suhteellinen rasitus olisi heillä suurempi.



Ruumiinlämpö

Tasateholla lämpö molemmissa ryhmissä sama. Suhteellisella rasituksella taas kovakuntoisilla (F) huomattavasti suurempi

Molemmat ryhmät oli vakioitu pinta-alan, painon ja iän suhteen. Ainoastaan Vo2max erotti nämä ryhmät. Aerobisesti hyväkuntoisten (F) ryhmässä vo2max oli noin 62ml/min/kg ja huonokuntoisilla (UF) 40ml/min/kg







Hikoilu

Tasateholla kokovartalon hikoilussa ei eroa, mutta otsalla huonokuntoisilla (UF) paljon enemmän hien eritystä. Suhteellisella teholla taas hyväkuntoisilla kaikista paikoista enemmän hikoilua

Vasemman puoleisessa kuvassa ~105w tasateholla (BAL) ajaessa huonokuntoisten otsa hikosi huomattavasti enemmän, muut paikat ei. Eli karvaton iho hikoilee suhteellisesta rasituksesta, ei vain absoluuttisesta lämmöntuotosta. Oikean puoleisessa kuvassa näkyy, kuinka suhteellisesti samalla rasituksessa kovakuntoisten tehontuotto eli samalla myös lämmön tuotto on runsaasti kovempi. Tästä myös seuraa että hikoilu on runsaampaa.



Koko vartalon hikoilu on perinteisesti yhdistetty suhteelliseen rasitukseen. Kuitenkin, kun huomioidaan kehon paino, -pinta-ala, ympäristön lämpötila, kehon lämpö ja koko vartalon hikoilumäärä, niin lämpötasapaino määräytyy enemmän absoluuttisesta rasituksesta kuin aerobisesta kunnosta. Tämä tutkimus toisti uusinta tietoa siitä, että koko vartalon hikoilu samoissa olosuhteissa on samanlaista hyvä ja huonokuntoisilla, ainoastaan hikoilualueissa eroa.








Vartalotyypin vaikutus kuuman ja kostean sietoon rasituksessa
1995 - G Havenith

Hyvin vaihteleva 27 ihmisen joukko pyöräili 1h ajan 60w teholla. Vo2max% vaikutti eniten kaikissa mittauksissa. Rektaalilämmössä vartalon pinta-ala vaikutti toiseksi eniten ja ihon lämpötilassa taas rasva% vaikutti vo2max jälkeen eniten. Molemmissa vaikutus noin puolet vo2max vaikutuksesta. Verenkiertoparametreihin koolla ei vaikutusta. Eli mitä kovempi vo2max ja mitä suurempi pinta-ala, niin sitä vähemmän lämpörasitusta.

 
Yleensä kyllä kuumassa pärjää pienemmät kuskit. Tässä tietenkin vakiovastus, kun kisoissa isot kuskit joutuu ajamaan kovemmilla absoluuttisilla tehoilla. Eikä auringon polttavaa vaikutusta tässä.






Vaihtelevan rasituksen vaikutus lämmön tuottoon verrattuna tasaiseen rasitukseen
2020 - Sean R Notley

Koko vartalon lämmön poisto tai lämmön varastoituminen ei eronnut ajaessa 90min joko 5min jaksoissa teholla 15w/m² - 60w/m² tai tasaisella teholla 40w/m². Eli keskimääräistä tehoa voi käyttää arvioidessa työpäivän lämpökuormitusta

Tästä tuloksesta voi päätellä, että lämmöntuotto ei lisäänny eksponentiaalisesti suhteellisesti kovemmilla tehoilla.






Harjoittelun, ympäristön ja alttiuden vaikutukset hikoiluun urheilussa.
1998 - L E Armstrong

Metabolinen lämmön tuotto on suoraan verrannollinen tehtyyn työhön. Erot ruumiinlämmössä samoilla absoluuttisilla tehoilla johtuvat eroista lämmön poistossa.






Lämmön tuotto ja poisto nuorilla ja vanhemmilla tasaisessa ja vaihtelevassa rasituksessa
2020 - Sean R Notley

Koko vartalon lämmön poisto, varastointi ja ruumiinlämpö eivät eronneet merkittävästi nuorilla tai vanhoilla eikä rasituksen tasaisuudella ollut väliä. Eli työkäyttöön keskimääräinen rasitus riittää arvioimaan lämpörasitusta.

Yhteenveto

Eli lämmön tuotto lisääntyy lineaarisesti tehon mukana. Lämmön poistossa ja sen tehokkuudessa hieman eroa yksilöiden välillä. Ympäristön vaikutus on suuri lämmön poistoon. Aerobinen kunto vaikuttaa etenkin karvattoman iho eli otsan hikoiluun, mutta ei kokonaismäärään niinkään. Yksilöllistä eroa kyllä on, mutta siihen ei selvää tutkimusnäyttöä niin löytynyt tässä katsauksessa.