Wie der menschliche Körper Elektrizität erzeugt

Wie der menschliche Körper Elektrizität erzeugt

Fantastische Frage, Lee. Die kürzeste und einfachste Antwort sind chemische Reaktionen zwischen verschiedenen Atomen und Molekülen im Körper. Wenn das alles etwas vage erscheint, möchte ich Ihnen die lange Antwort geben, die von Natur aus ein wenig „Wissen“ erfordert. O wie ich lange wissenswerte Antworten liebe, sehr zum Leidwesen einiger Leser, die mir gerne eine E-Mail schicken, wenn ich mich darüber beschwere. (Ich sehe dich an, Bradley H.)

Zunächst müssen Sie ein wenig erläutern, was genau Strom ist. Wenn Sie dies bereits wissen, können Sie einige Absätze überspringen. Wenn nicht, lies weiter!

Was die meisten Leute als Elektrizität bezeichnen, ist einfach die Bewegung einer elektrischen Ladung oder eines Potenzials. Manchmal als sekundäre Energiequelle oder Energieträger bekannt, muss der Strom, der alles von unseren Fernsehgeräten bis zu unseren Autos antreibt, aus einer Energiequelle erzeugt werden. In Bezug auf Elektrizität gibt es unzählige Quellen, die elektrische Energie erzeugen können. Die häufigsten Energiequellen für die Massenproduktion sind Wasserkraft, Kernkraft, Sonnenenergie und Wind. Technologische Fortschritte haben es uns ermöglicht, diese Energien zu nutzen, um Wunder wie tanzende Roboter und Taschenlampen für Smartphones zu bringen.

Was nutzen wir aus diesen Energiequellen? Die Kraft, Elektronen zu bewegen. Wenn Sie an die Junior High School Science-Klasse zurückdenken, erinnern Sie sich vielleicht daran, dass verschiedene Atome unterschiedliche Anzahlen von Protonen, Elektronen und Neutronen haben. Protonen sind positiv, Elektronen sind negativ und Neutronen sind neutral.

Jedes Grundelement, wie der Sauerstoff, den Sie atmen, und das Natrium und Kalium, das Sie essen, hat eine bestimmte Anzahl von Protonen und Elektronen, die es von anderen Elementen unterscheiden. Die meisten Elemente haben die gleiche Anzahl von Elektronen wie Protonen. Dies gibt ihm ein Gleichgewicht zwischen negativen und positiven Ladungen. Protonen befinden sich im Kern (Zentrum) des Atoms, während Elektronen sich um den Kern drehen.

Eine interessante Tatsache über Elektronen ist, dass die Energie, die sie haben, auf bestimmte Ebenen beschränkt ist, die als Schalen bezeichnet werden. Diese Schalen erlauben bestimmte Räume zwischen dem rotierenden Elektron und den zentralen Protonen - so wie Planeten in unterschiedlichen Entfernungen von der Sonne kreisen. Da negativ geladene Elektronen von positiv geladenen Protonen angezogen werden, wird das Elektron umso lockerer am Atomkern gehalten, je weiter vom Zentrum des Atoms entfernt ist, und desto leichter kann dieses Elektron von ihm gelöst werden.

Elektronen in der äußersten Hülle eines Atoms, die als Valenzschale bezeichnet wird, sind so lose an den Kern gebunden, dass sie sich leicht lösen können. Wenn Sie genug Energie haben, um ein Elektron frei zu brechen und in eine bestimmte Richtung bewegen zu können, wird das Elektron in der Valenzschale des benachbarten Atoms zu diesem Atom fließen, da wir, wie wir wissen, in den meisten Fällen ein gleiches Elektron wie das Proton benötigen Verhältnis in einem Element. Diese frei fließenden Elektronen werden von externen Energiequellen genutzt. Das ist, was Sie als Elektrizität bezeichnen.

Wenn es um die im menschlichen Körper erzeugte Elektrizität geht, ist die Energiequelle, die sie erzeugt, chemisch. Die Energie, die von Chemikalien erzeugt wird, hat mit der Zusammensetzung der vorhandenen Atome und Moleküle zu tun. Alle Elemente, die wir in unseren Körper aufnehmen, wie Sauerstoff, Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium usw., haben eine bestimmte elektrische Ladung, das heißt, sie haben eine bestimmte Anzahl von Elektronen und Protonen. Unterschiedliche Chemikalien bestehen aus verschiedenen Molekülen. Wie diese Moleküle miteinander verbunden sind und wie sie auf andere Moleküle in ihrer Nähe reagieren, ist, wie Chemikalien diese Energie erzeugen.

Wenn wir unsere Nahrung aufnehmen, werden die großen Moleküle in unserem Inneren durch das Verdauungssystem in kleinere Moleküle und Elemente zerlegt. Diese kleineren Moleküle und Elemente können von unseren Zellen für die Arbeit verwendet werden. Dieser Vorgang wird als Zellatmung bezeichnet. Alle diese Moleküle und Elemente können elektrische Impulse erzeugen, abhängig von den jeweiligen Situationen in den jeweiligen Körpersystemen.

Für ein konkretes Beispiel dieser Art von Aktion ist der Herzrhythmus einer der am häufigsten genannten vom Körper erzeugten elektrischen Ströme. Unsere Herzen enthalten eine Gruppierung von Zellen, die sich im oberen rechten Teil befinden, der als Sinoatrial-Knoten oder kurz SA-Knoten bezeichnet wird. Die Zellen innerhalb des SA-Knotens (Herzschrittmacher) enthalten Elektrolyte sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zellen. Einige der häufigsten Elektrolyte im Körper sind, wie bereits erwähnt, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphor und Chlorid. Natrium und Kalzium befinden sich im Allgemeinen außerhalb der SA-Knotenzellen und Kalium liegt im Inneren. Diese spezialisierten Zellen lassen viel mehr Natrium in die Zelle eindringen als Kalium. Das Ergebnis ist eine kontinuierlich wachsende positive Ladung. Sobald diese Ladung einen bestimmten Punkt erreicht, öffnen sich Kalziumkanäle in der Zellmembran und lassen Kalzium ebenfalls eintreten. Dies macht das Innere der Zelle äußerst positiv, was als Aktionspotential bezeichnet wird. Wenn dieses Potenzial einen bestimmten Punkt erreicht hat, hat es genug "Kraft", um die Nerven des Herzens zu entladen. Ah, die Wunder der Chemie in Aktion!

Elektrolyte, die Zellmembranen durchdringen und elektrische Entladungen erzeugen, ist nur eine von unzähligen Möglichkeiten, wie der Körper die von uns verzehrten Lebensmittel nutzt, um Energie und Energie für die Arbeit zu erzeugen.Aber wenn Sie fragen, wie der Körper Elektrizität erzeugt, ist die Antwort so einfach wie „Chemie“. Dies scheint zwar nicht derselbe Strom zu sein, mit dem der Computer, den Sie gerade benutzen, versorgt wird. Der Unterschied ist, welche Energiequelle den Elektronenfluss verursacht hat und wie dieser Fluss die Reaktionen hervorgerufen hat. Wenn also Ihre Augen während dieses kleinen naturwissenschaftlichen Tutorials nicht glasig wurden, wissen Sie jetzt die lange Antwort auf Ihre Frage. Wenn ja, dann kennen Sie auch die kurze Antwort. So oder so habe ich gehofft, dass das geholfen hat.

Bonus Fakten:

  • Der Mensch ist nicht das Einzige, das chemische Energie nutzt, um Elektrizität zu erzeugen. Batterien sind ein weiteres extrem verbreitetes Beispiel für die Nutzung chemischer Energie. Man könnte meinen, dass diese Art der Nutzung eine neue technologische Errungenschaft ist, die nur der moderne Mensch genießen kann. Die Wahrheit ist jedoch, dass chemische Batterien seit ungefähr 200 v. Chr. Auf dem Markt sind! Die ältesten dieser Art wurden 1938 von Wilhelm König außerhalb Bagdads, Irak, entdeckt. Daher werden sie als "Bagdad-Batterien" bezeichnet. Es waren Tongefäße, die einen Kupferzylinder enthielten, der eine Eisenstange umhüllte. In den Gläsern wurde auch eine Säure nachgewiesen. Während Forscher und Wissenschaftler weiterhin über mögliche Verwendungsmöglichkeiten und Ursprünge streiten, ist bekannt, dass exakte Nachbildungen die Fähigkeit haben, ungefähr 0,8-2 Volt elektrischen Strom zu erzeugen.
  • Wir Menschen sind sehr geniale Kreaturen und schaffen so neue und aufregende Wege, um die Kraft in unserem Körper zu nutzen. Eine der interessantesten Möglichkeiten, die ich in letzter Zeit gefunden habe, ist das Erstellen einer Taschenlampe, die nur von unserer Körperwärme angetrieben wird. In diesem Jahr hat Ann Makosinski aus Victoria, Kanada, eine Taschenlampe erfunden, die durch einfaches Halten betrieben wird. Diese Leistung brachte ihr einen Platz als Finalistin auf der Google Science Fair ein. Für diejenigen, die der Meinung sind, dass solche Leistungen nur für Erwachsene mit einer reichen Lebenserfahrung und Ausbildung geeignet sind, ist Ann erst 15 Jahre alt! Ernsthaft alle anderen von euch, die 15 sind. Vielleicht etwas weniger XBOX und etwas experimentierfreudiger. Ann lässt Sie alle schlecht aussehen.
  • Denn der elektrische Impuls, den unsere Herzen erzeugen, ist eben Elektrizität. Die von Ärzten untersuchte Maschine, um festzustellen, wie Ihr Herz arbeitet (Elektrokardiogramm oder EKG), ist lediglich ein Maß für den elektrischen Strom und dessen Verlauf. Es wurde 1903 von Dr. Willhelm Einthoven erfunden. Da dieses Werkzeug lediglich den elektrischen Strom im Herzen misst und nicht die tatsächliche Quetschung des Herzens selbst, könnten Sie auf dem Monitor einen völlig normalen Rhythmus haben und trotzdem tot sein. Dies wird als PEA oder pulslose elektrische Aktivität bezeichnet. Wenn Sie diese flache Linie auf dem Bildschirm sehen und die Krankenschwestern zu weinen beginnen und die Ärzte anfangen, enttäuscht den Kopf zu schütteln, bedeutet dies, dass keine elektrischen Aktivitäten im Herzen vorhanden sind und Sie höchstwahrscheinlich tot sind. Wenn Sie neugierig sind, wie man ein EKG liest, ist es wirklich nicht so schwer und ich habe es verstanden.

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