Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay
  Все выпуски  

Задачи по физике применительно к повседневной жизни. Энергия человека.


Здравствуйте, дорогие читатели!

Поговорим об энергии применительно к человеку.

В связи с моими вопросами в прошлом выпуске читателем GoshKov предоставлена интересная информация, которой и делюсь с вами.

ВСЯ ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ, ВЫДЕЛИВШАЯСЯ В КЛЕТКАХ ЧЕЛОВЕКА,
ОТВОДИТСЯ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ:
* кожными покровами: конвекцией, кондукцией, излучением, жидким потом,
выделениями сальных желез, испарением жидких фракций пота и сальных желез,
газовыми выделениями кожи ...
* фекалиями: теплоемкостью, газовыми выделениями
* уриной: теплоемкостью
* слюной: теплоемкостью
* выдыхаемым воздухом: разностью теплосодержания вдыхаемого
и выдыхаемого воздуха
* парами воды в выдыхаемом воздухе: теплотой парообразования
*
работой над внешней средой.
ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ВЫРАБАТЫВАЕТ:
* В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ от 70 до 80 Вт
* СОВЕРШАЯ РАБОТУ СРЕДНЕЙ ТЯЖЕСТИ от 130 до 150 Вт
* ВО ВРЕМЯ ТРУДНОЙ РАБОТЫ от 250 до 290 Вт
* ПРИ ОЧЕНЬ ТЯЖЕЛОЙ РАБОТЕ от 500 до 650 Вт

Предлагаю посчитать сколько за сутки в спокойном состоянии выделяется энергии человеком.

  Беру 70 Вт, N*t=70*3600*24=6*1e6 Дж=6 МДж. А теперь давайте подойдем к этому с другой стороны.

Рекомендуемое суточное потребление с пищей 2000 ккалл.

Переведем энергию в Дж, 1 калл=4.2 Дж, тогда 2000000*4.2=8.4 МДж. Величины похожие.  Посчитанная выше энергия соответствует энергии покоя, при тяжелом физическом труде энергозатраты больше.

В реальности каллории, указанные на упаковках продуктов, соответствуют энергии, выделяемой при сжигании сухого продукта, и имеют отдаленное отношение к усвоению и выделяемой за счет них энергии в организме человека, все-таки внутри организма идет не простая реакция окисления.

Предлагаю оценить тепловую энергию человека с точки зрения термодинамики.

W=i/2 \,\nu R T

i - количество степеней свободы молекул, \,\nu - количество вещества,  R - газовая постоянная,  T - температура тела по Кельвину. Для оценки считаем, что тело состоит из воды, тогда количество степеней свободы 6, \,\nu=m/M,  m - масса тела 100 кг, M  - 18 г (молярная масса воды). Тогда W=43 МДж. 

Этим количеством можно вскипятить 19 кг воды, по энергии это 10 кг в тротиловом эквиваленте. Интересно, что теплота парообразования воды и количество энергии, выделяемой при взрыве тротила,  отличаются меньше, чем в 2 раза.

С точки зрения термодинамики, количество тепловой энергии у живого и даже охлажденного мертвого тела почти не отличаются. Задача умозрительная, так как  извлечь эту энергию не представляется возможным,  для этого температура окружающей среды должна быть около абсолютного нуля.

Предлагаю Вам самостоятельно посчитать энергию, выделяемую человеком, за счет излучения и сравнить с приведенной выше величиной. Температура объекта известна, площадь поверхности легко оценить.

Всего хорошего.

Лидия

 



В избранное