• Pentru a defini energia și căldura.
  • Să raporteze caloriile la nutriție și exerciții fizice.

Care este relația

Energia este abilitatea de a lucra. Poți să înțelegi ce înseamnă asta gândindu-te la tine când te simți „energic”. Te simți pregătit să mergi - să sari în sus și să faci ceva. Când ai multă energie, poți efectua multă muncă. În schimb, dacă nu te simți energic, ai foarte puține dorințe de a face mult din orice. Această descriere nu se aplică numai dvs., ci și tuturor proceselor fizice și chimice. Cantitatea de muncă care poate fi făcută este legată de cantitatea de energie disponibilă pentru ao face.

Energia poate fi transferată de la un obiect la altul dacă obiectele au temperaturi diferite. Transferul de energie datorat diferențelor de temperatură se numește căldură. De exemplu, dacă țineți un cub de gheață în mână, cubul de gheață se topește încet, deoarece energia sub formă de căldură este transferată din mâna dvs. pe gheață. Pe măsură ce mâna ta pierde energie, începe să se simtă rece.

Datorită corelațiilor lor, energia, munca și căldura au aceleași unități. Unitatea SI de energie, muncă și căldură este joul (J). Un joule este o cantitate mică de energie. De exemplu, este nevoie de aproximativ 4 J pentru a încălzi 1 mL de H2O cu 1 ° C. Multe procese au loc cu schimbări de energie în mii de jouli, deci kilojul (kJ) este, de asemenea, obișnuit. O altă unitate de energie, utilizată pe scară largă în profesiile din domeniul sănătății și în viața de zi cu zi, este caloria (cal). Caloria a fost inițial definită ca cantitatea de energie necesară pentru a încălzi 1 g de H2O cu 1 ° C, dar în timpurile moderne, caloria este legată direct de joule, după cum urmează:

Putem folosi această relație pentru a converti cantități de energie, muncă sau căldură de la o unitate la alta.

Deși joul este unitatea SI adecvată pentru energie, vom folosi caloria sau kilocaloria (sau Caloria) în acest capitol, deoarece acestea sunt utilizate pe scară largă de către profesioniștii din domeniul sănătății

Conținutul energetic al unei singure porții de pâine este de 70,0 cal. Care este conținutul de energie în calorii? În jouli?

Soluţie

Aceasta este o problemă simplă cu factorul de conversie. Folosind relația 1 Cal = 1.000 cal, putem răspunde la prima întrebare printr-o conversie într-un singur pas:

Apoi transformăm caloriile în jouli

și apoi kilojoule

Conținutul energetic al pâinii provine în principal din carbohidrați.

Conținutul energetic al unei căni de miere este de 1.030 cal. Care este conținutul său de energie în calorii și jouli?

1.030.000 (1,03 x 106) cal; 4.309.520 (4,31 x 106) J

Caloria este utilizată în nutriție pentru a exprima conținutul energetic al alimentelor. Cu toate acestea, deoarece o calorie este o cantitate destul de mică, energiile nutriționale sunt de obicei exprimate în kilocalorii (kcal), numit si Calorii (cu majuscule; Cal). De exemplu, o bomboană poate furniza 120 Cal (calorii nutriționale) de energie, care este egală cu 120.000 cal. Figura \ (\ PageIndex \) prezintă un exemplu.

Figura \ (\ PageIndex \): Figura \ (\ PageIndex \): Energie nutrițională. O probă de etichetă nutrițională, cu instrucțiuni din S.U.A. Administrația pentru alimente și medicamente. din Wikipedia.

Conținutul caloric al alimentelor este determinat prin analiza alimentelor pentru proteine, carbohidrați, grăsimi, apă și „minerale” și apoi calcularea conținutului caloric utilizând valorile medii pentru fiecare componentă care produce energie (9 Cal/g pentru grăsimi, 4 Cal/g pentru carbohidrați și proteine ​​și 0 Cal/g pentru apă și minerale). Un exemplu al acestei abordări este prezentat în Tabelul \ (\ PageIndex \) pentru o felie de carne de vită friptă.

Tabel \ (\ PageIndex \): Compoziția aproximativă și valoarea combustibilului unei felii de 8 oz de carne de vită prăjită CompoziţieCalorii
97,5 g de apă × 0 Cal/g = 0
58,7 g de proteine × 4 Cal/g = 235
69,3 g de grăsime × 9 Cal/g = 624
0 g carbohidrați × 4 Cal/g = 0
1,5 g de minerale × 0 Cal/g = 0
Greutate totală: 227,0 g Calorii totale: aproximativ 900 Cal

Compozițiile și conținutul caloric al unor alimente obișnuite sunt date în \ (\ PageIndex \).

Deoarece Caloria reprezintă o cantitate atât de mare de energie, câteva dintre ele parcurg un drum lung. O persoană medie de 73 kg (160 lb) are nevoie de aproximativ 67 Cal/h (1600 Cal/zi) pentru a alimenta procesele biochimice de bază care mențin acea persoană în viață. Această energie este necesară pentru menținerea temperaturii corpului, menținerea bătăilor inimii, alimentarea mușchilor folosiți pentru respirație, efectuarea reacțiilor chimice în celule și transmiterea impulsurilor nervoase care controlează acele funcții automate. Activitatea fizică crește cantitatea de energie necesară, dar nu cu cât speră mulți dintre noi. Un individ moderat activ necesită aproximativ 2500−3000 Cal/zi; sportivii sau alții care se angajează în activitate intensă pot arde 4000 Cal/zi. Orice aport caloric în exces este stocat de organism pentru o utilizare viitoare, de obicei sub formă de grăsime, care este cel mai compact mod de stocare a energiei. Când este nevoie de mai multă energie decât alimentele alimentare, combustibilii depozitați sunt mobilizați și oxidați. De obicei epuizăm aprovizionarea cu carbohidrați depozitați înainte de a ne îndrepta către grăsimi, ceea ce explică parțial popularitatea dietelor cu conținut scăzut de carbohidrați.

Pentru sănătatea ta: cheltuieli energetice

Majoritatea profesioniștilor din domeniul sănătății sunt de acord că exercițiile fizice sunt o componentă valoroasă a unui stil de viață sănătos. Exercițiile fizice nu numai că întăresc corpul și dezvoltă tonusul muscular, ci și consumă energie. După ce am obținut energie din alimentele pe care le consumăm, trebuie să cheltuim cumva acea energie sau corpul nostru o va stoca în moduri nesănătoase (de exemplu, grăsimi). La fel ca conținutul de energie din alimente, cheltuielile cu energia exercițiului sunt raportate și în kilocalorii, de obicei kilocalorii pe oră de exercițiu. Aceste cheltuieli variază foarte mult, de la aproximativ 440 kcal/h pentru mersul pe jos cu o viteză de 4 mph la 1.870 kcal/h pentru ciclism montan la 20 mph. Tabelul \ (\ PageIndex \) prezintă cheltuielile de energie pentru o varietate de exerciții.

Tabel \ (\ PageIndex \): Cheltuieli energetice ale unei persoane de 180 de lire sterline în timpul exercițiilor selectate Exercitarea energiei consumate (kcal/h)
aerobic, la nivel scăzut 325
baschet 940
mers cu bicicleta, 20 mph 830
golf, cu căruța 220
golf, purtând cluburi 425
jogging, 7,5 mph 950
racquetball 740
schi, la vale 520
fotbal 680
mergând sus Cel mai frecvent 1.200
yoga 280

Deoarece unele forme de exercițiu consumă mai multă energie decât altele, oricine are în vedere un regim specific de exerciții ar trebui să se consulte mai întâi cu medicul său.

rezumat

Energia este abilitatea de a lucra. Căldura este transferul de energie datorită diferențelor de temperatură. Energia și căldura sunt exprimate în unități de jouli.

Exerciții de revizuire a conceptelor

Care este relația dintre energie și căldură?

Ce unități sunt utilizate pentru a exprima energia și căldura?

Răspunsuri

Căldura este schimbul de energie dintr-o parte a universului în alta. Căldura și energia au aceleași unități.

Jouli și calorii sunt unitățile de energie și căldură.

Exerciții

Care este relația dintre o calorie și un joule? Care unitate este mai mare?

Care este relația dintre o calorie și o kilocalorie? Care unitate este mai mare?

Exprimați 1.265 cal în kilocalorii și în jouli.

Exprimați 9.043,3 J în calorii și în kilocalorii.

O kilocalorie este egală cu câte kilojoule?

Un kilojoule este egal cu câte kilocalorii?

Mulți experți în nutriție spun că o persoană medie are nevoie de 2.000 cal pe zi din dieta sa. Câți jouli este acesta?

Formula pentru bebeluși are de obicei 20,0 cal pe uncie. Câte uncii de formulă ar trebui să bea un bebeluș pe zi dacă CDI este de 850 Cal?