¿Por qué sentimos calor cuando la temperatura es relativamente alta, aunque podría ser más baja que la temperatura normal de nuestro cuerpo?

Esta pregunta apareció en mi cabeza mientras estudiaba termodinámica simple. Digamos que la temperatura del aire exterior es de 30 grados Celsius/ 86 Fahrenheit, que es relativamente alta para el promedio, aunque es más baja que la temperatura normal de nuestro cuerpo, sentimos que el aire está caliente, ¿qué está pasando?
Nota: Le pregunté a mi profesor de física, me dijo que el cuerpo se acostumbró a cierta cantidad de temperatura que se va perdiendo en el aire, y cuando eso cambia sentimos más calor.

Defina "la temperatura normal de nuestro cuerpo". La temperatura central es, en promedio, de 98.6 grados F. Los seres humanos generan una gran cantidad de calor "en exceso", que debe transferirse al medio ambiente. Esto significa que la temperatura de la piel es sustancialmente más baja que la temperatura central (p. ej., 10-20 grados F más baja), porque la transferencia de calor del "núcleo a la piel" requiere necesariamente una diferencia de temperatura. Asimismo, la transferencia de calor de "la piel a la habitación" requiere una diferencia de temperatura. El aire a 86 grados F no le da la diferencia de temperatura que se requiere.

Respuestas (1)

Tenemos que disipar constantemente todo el calor que generamos. Nuestro cuerpo está constantemente haciendo trabajo, y la segunda ley de la termodinámica nos dice que no podemos hacer trabajo con % 100 eficiencia. Esa es parte de la energía que gastamos mientras hacemos el trabajo se convierte en calor como subproducto. Este calor debe disiparse para evitar que la temperatura corporal aumente.

Nuestro cuerpo necesita mantener su temperatura constante. Eso significa que necesita disipar el calor a la misma velocidad que lo genera. Pero la tasa de disipación de calor está determinada por la temperatura exterior y el coeficiente de transferencia de calor (esto está determinado por el viento, el patrón de circulación sanguínea, el sudor, la ropa, ...). Entonces nuestro cuerpo tiene que modificar sus procesos en respuesta a la temperatura exterior.

Sentimos frío, cuando nuestro cuerpo necesita producir más calor para mantener su temperatura constante. Nos sentimos calientes cuando nuestro cuerpo necesita producir menos calor o disiparlo de manera más eficiente (sudando o cambiando el patrón de circulación sanguínea).

Entonces nos sentimos cálidos a una temperatura más baja que la del cuerpo, cuando la tasa metabólica natural de nuestro cuerpo produce más calor que se puede disipar sin un esfuerzo adicional, como la sudoración.

Lo que llamamos sentir frío o calor no es una medida de la temperatura, es una señal para que nuestro cuerpo modifique su comportamiento para mantener su temperatura constante.

Este hecho tiene una consecuencia interesante: consideremos tres habitaciones en 20 C, 25 C, y 30 C. Si te quedas en la primera habitación durante mucho tiempo hasta que tu cuerpo se acostumbre a esta temperatura, entonces pasa a la segunda habitación, te sentirás cálido. Pero si te quedas en la tercera habitación por mucho tiempo y luego te mudas a la segunda, sientes frío. Cuando su cuerpo se acostumbra a una temperatura, eso significa que ha realizado todos los cambios necesarios (ya sea en la tasa metabólica o ajustando el coeficiente de transferencia de calor) para mantener su temperatura constante dada la temperatura exterior y cuando se traslada a un nuevo entorno tiene que hacer algunos cambios. En nuestros ejemplos, el cuerpo necesita hacer cambios opuestos en los dos escenarios y, por lo tanto, sentirse diferente a la misma temperatura.