Heiße Experimente – Physik in der Sauna

H. Joachim Schlichting, Christian Ucke. Physik in unserer Zeit 52/2 (2021), S. 94 – 97

In einer Sauna herrschen ungewöhnliche thermische Bedingungen. Ein Saunagang lässt sich daher leicht zu einer Experimentalsituation umfunktionieren. Thermometer, Sanduhr, Hygrometer und oft auch eine Waage stehen standardmäßig zur Verfügung. Gegenstand der Experimente ist vor allem der eigene Körper.

Wer sich in einer finnischen Sauna aufhält, befindet sich an einem Ort mit extrem hohen Temperaturen bis zu 110 °C (Abbildung 1). Bei diesen Bedingungen laufen physikalische Prozesse ab, die teilweise zu völlig unerwarteten und unvertrauten Phänomenen führen. Einige Fragen drängen sich dabei förmlich auf:
–– Wie hält der Mensch in der Sauna Temperaturen von 100 °C eine gewisse Zeit lang aus, während er nicht einmal einen kleinen Finger in siedend heißes Wasser stecken könnte, ohne sich zu verbrühen?
–– Warum erwärmt sich die Haut eines Menschen in der Sauna normalerweise nicht über eine Temperatur von 43 °C hinaus [1], während die übrigen Gegenstände in der Sauna nach einer gewissen Zeit nahezu die Temperatur der Luft, also etwa 100 °C annehmen?
–– Welche Wirkungen gehen von einem Aufguss aus, der die Temperatur in der Sauna zwar nahezu unverändert lässt, dem Saunierenden aber das Gefühl einer extremen Temperaturzunahme vermittelt?

Temperatur und menschliches Wärmeempfinden
 Der erste Saunabesuch kann als fundamentales physikalischphysiologisches Experiment mit der Fragestellung angesehen werden: Wie lange hält man es bei einer Temperatur von 100 °C in der Sauna aus? Natürlich hängt die Zeit individuell vom Probanden ab, aber typische Aufenthaltsdauern liegen bei 10 bis 30 Minuten. Gemessen an der hohen Temperatur, wie sie natürlicherweise auf der Erde nicht vorkommt, mag das sehr kurz erscheinen. Bedenkt man aber, dass in einer Badewanne bei 100 °C selbst kürzeste Zeitspannen nicht überlebt werden können, zeigt sich, dass die Temperatur allein die beiden Situationen nicht ausreichend charakterisiert.
Die thermische Wirkung eines Mediums auf einen Organismus hängt nicht nur von seiner Temperatur ab. Die weißglühenden Teilchen, die beim Schleifen eines Meißels oder beim Abbrennen einer Wunderkerze auf die bloße Hand prasseln, haben eine Temperatur von über 1000 °C. Auf der Haut rufen sie jedoch nur leichtes Prickeln hervor, weil ihre innere Energie wegen der kleinen Masse so gering ist, dass sie nicht viel Wärme abgeben und daher keine signifikante Temperaturerhöhung bewirken können…

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