Энергетический баланс человека | FizPortal
Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 3 гостя.

Энергетический баланс человека.

 Совершая различные типы работ в процессе своей жизнедеятельности, человек постоянно расходует энергию. А как «восстанавливается» ее количество в организме, т. е. как поддерживается энергетический баланс человека как единой термодинамической системы? Схема энергопитания нашего организма достаточно сложна, однако в общих чертах она «выглядит» следующим образом.
 Источником энергии для людей и животных является пища. В результате пищеварении определенные составные части продуктов питании (например, глюкоза) поступают в кровь и имеете с ней − в легкие, где в процессе дыхания и происходит их окисление. Подчеркнем, что, как и при сгорании (окислении) топлива, в данном случае выделяется энергии, количество которой зависит от вида «топлива», т. е. пищи. Таким образом, зная количество и «качество» принятой человеком пищи, можно вычислить количество выделившейся в организме теплоты и эквивалентную ей работу.
 Для таких вычислений необходимо знать калорийность продуктов питания, т. е. количество теплоты, выделяющееся в организме при потреблении 1 кг данного пищевого продукта. Теплота, выделяемая при различных химических реакциях (горения, растворения и т. д.), обусловлена наличием у веществ определенного запаса химической энергии.

 рисунок с сайта scribbler.ru
 Таким образом, пища снабжает нас химической энергией, которая и переносится обогащенной кровью к различным внутренним органам и мышцам. Мышцы, в свою очередь, преобразуют часть полученной химической энергии посредством совершения работы при сокращениях в механическую энергию.
 Зная расход механической энергии при различного рода деятельности человека (сон, ходьба, игра в футбол и т. д.), можно оценить количество необходимого для этого топлива, т. е. пищи. Так «минимальный» жизненный уровень, при котором поддерживается работа сердца, легких и других органов, требует определенного ежесуточного количества энергии, которая называется энергией основного обмена веществ. Физический или умственный труд возможны благодаря энергии дополнительного обмена веществ. Соответственно, при тяжелой физической работе необходимо потреблять гораздо большее количество пищи для поддержания нормальной жизнедеятельности организма. Заметим, что по различным оценкам средний КПД нашего организма составляет около 25 %. а остальные 75 % получаемой энергии служат для обеспечения основного обмена веществ, т. е превращаются во внутреннюю энергию организма.
 Для поддержания основного обмена веществ человеку необходимо расходовать среднюю мощность P = 120 Вт. Сколько килокалорий для этого должен потреблять человек за сутки?
 Воспользуемся формулой
W = РΔt = 120 Вт × 86400 с =1,04 × 107 Дж.

 Тогда эквивалентное количество калорий, расходуемых человеком за сутки, будет:
W/J = (1,04 × 107 Дж)/(4,186 Дж/кал) = 2,48 × 106 кал = 2480 ккал.

 Вычислим, на какую высоту смог бы подняться человек массой m = 60 кг, используя энергетический эквивалент своего минимального дневного рациона.
 Предположим, что на работу по подъему человек расходует η = 10 % энергии, тогда искомую высоту можно определить из соотношения
mgh = ηE.

 Откуда имеем
h = Eη/(mg) = (0,1 × 1,04 × 107 Дж)/(60 кг × 9,8 м/с2) = 1,77 км.

 Следовательно, человек, ежедневно поднимающийся на такую высоту (или совершающий такую же работу), должен как минимум удвоить ежедневный рацион, чтобы сохранить свою массу. Если же рацион остается неизменным, то эти 2480 ккал будут потрачены за счет жировых отложений тела. Это приведет к тому, что в сутки человек будет терять около 250 г массы, поскольку мри сжигании 1 г жира высвобождаются 10 ккал тепловой энергии.

Расход энергии человеком при различных видах деятельности

Вид деятельности  Р, ккал/ч  Р, Вт
 Сон  60 − 80  70 − 95
 Отдых сидя  95 − 115  110 − 135
 Отдых стоя  115 − 125  135 − 145
 Ходьба  230  270
 Быстрый бег  480 − 720  560 − 840
 Плавание  540  630

 Согласно различным оценкам здоровому человеку для поддержания минимального жизненного уровни в сутки требуемся энергии, эквивалентная 2000 ккал. Если играть в футбол или плавать, это потребует дополнительного расхода энергии около 500 ккал в час.
 Хотите узнать побольше о здоровой пище? Например, как готовится египетский салат, как приготовить салат из авокадо и красного лука, можно ли похудеть на мороженом? Чему бы вы не отдавали предпочтение, но в любом случае, вам придется следить за калориями, если, конечно вас беспокоит будущее − будущее здорового тела и духа.
 Для здорового питания организму важна не только калорийность пищи, но и ее качественный состав. Для полноценною развития и жизнедеятельности человеку необходимы не только белки (протеины), жиры и углеводы, но различные витамины, минералы. Например, сбалансированное питание взрослого здорового человека в сутки (из расчета 3000 ккал) должно содержать 75 г протеинов, 0,69 г кальция, 1,32 г фосфора и 0,015 г железа.


Смотрите еще