ЕНЕРГЕТИЧНІ ПОТРЕБИ ЛЮДИНИ.
Для різних процесів життєдіяльності (рухів, травлення, дихання, підтримання температури тіла тощо) організму потрібна енергія в кількості близько 1 700 ккал на добу, джерелом якої є енергія хімічних зв'язків молекул органічних речовин (білків, жирів та вуглеводів), які людина споживає як їжу.
Енергетичні потреби людини виражають у кілоджоулях (кДж) чи кілокалоріях.
| Одна кілокалорія відповідає кількості теплової енергії, необхідної для нагрівання 1 кг вода на 1°С. |
Енергетичний баланс — співвідношення енергії, що надходить до організму з їжею, та енергії, що витрачається внаслідок діяльності організму.
У природі діє універсальний закон збереження енергії — енергія ізольованої системи є постійною, вона лише може перетворюватися з одного виду в інший, але не може сама по собі утворюватися або кудись зникати.
Цей закон можна записати простим рівнянням, яке є основою для розуміння енергетичного балансу організму:
Спожита енергія = Витрачена енергія + Збережена енергія (в основному це кількість жирової клітковини).
Якщо витрачена енергія дорівнює спожитій енергії, то запас енергії в організмі залишається постійним, маса тіла не змінюється, вся спожита енергія перетворюється на тепло й на виконану роботу. Навпаки, якщо маса тіла змінюється, то це може бути ознакою порушення балансу енергії.
Висновок: енергетичні потреби людини на певний час повинні покривати енерговитрати за той час та повністю покриватися за рахунок енергетичної цінності харчових продуктів, які входять у раціон.
Цукерка (83,7 кДж) = гімнастика (15 хв), порція курки з картоплею (1297,9 кДж) = гребля (2 год), яйце (356 кДж) = футбол (9 хв), чашка бульйону (41,8 кДж) = прогулянка (20 хв), шматок торта (1256 кДж) = гімнастика (1 год).
Чинники енергетичних потреб організму: характер праці, вік, стать, стан людини, маса тіла, температурний режим тощо.
Закономірність для середньої добової потреби в енергії: зростає в дитинстві по мірі зростання маси тіла, сягає максимуму в молодому віці, а потім починає поступово зменшуватися
|
Загальний енергетичний обмін (Езаг) |
|
|
Організм людини витрачає енергію (загальний обмін) на забезпечення життєдіяльності в умовах спокою (основний обмін) та на фізичну активність (функціональний обмін). Найбільшими споживачами енергії є печінка й розслаблені м'язи — на їхню роботу йде по 26 % енергії, на роботу мозку припадає 18 %, на серце йде 9%, нирки — 7 %, решту — усі інші органи. Загальний обмін підлітка у середньому становить 209,5 – 272,35 кДж на 1 кг маси тіла на добу. Основними джерелами енергії для людини є вуглеводи та жири, білки є швидше пластичним матеріалом, ніж енергетичним. |
|
|
Основний обмін (Еосн) — найменша кількість енергії, яку організм витрачає у стані повного спокою |
Функціональний обмін (Ефіз) – кількість енергії, яку організм витрачає на фізичну та розумову активність. |
|
Необхідна кількість енергії для підтримання процесів життєдіяльності — біохімічні процеси, що відбуваються у клітинах, роботу серця, дихальні рухи тощо. Дорівнює енерговитратам вранці натщесерце (через 12 — 16 год після споживання їжі) у стані спокою (людина лежить, проте не спить) за температури +20 … +23 °С. Основний обмін зменшується з віком: у підлітків 142,6 кДж на 1 кг тіла, у дорослих 100,56 кДж на 1 кг маси тіла. |
Кількість енергії на всі інші види діяльності: перетравлювання їжі, розумову й фізичну роботу. Найбільшими споживачами енергії є печінка й розслаблені м'язи — на їхню роботу йде по 26 % енергії, на роботу мозку припадає 18 %, на серце йде 9%, нирки — 7 %, решту — усі інші органи.
|
РОБОТА № 5. ПЕРЕТВОРЕННЯ ОДИНИЦЬ ВИМІРЮВАННЯ ЕНЕРГІЇ.
Енергетичні потреби виражають у кілоджоулях (кДж) чи кілокалоріях (ккал).
|
1 кал = 4,184 Дж 1 ккал = 4,184 кДж 1 дж = 0,24 кал 1 кДж ≈ 0,24 ккал |
Завдання 1. Езаг = 1105 ккал. Виразіть у кДж.
Розв’язання.
Візьмемо до уваги, що 1 ккал = 4,184 кДж, тоді
1105 • 4,184 = 4623 (кДж)
Відповідь: 1105 ккал ≈ 4623 кДж.
Завдання 2. Езаг = 4623 кДж. Виразіть у ккал.
Розв’язання.
Візьмемо до уваги, що 1 кДж = 0,24 ккал, тоді
4623 • 0,24 = 1109,52 ≈ 1100 (ккал).
Відповідь: 4623 кДж ≈ 1100 ккал.
Висновок. Енергію вимірюють в кДж або ккал.
Фрагмент таблиці норми основного обміну Еосн за масою.
|
Чоловіки |
Жінки |
||
|
Маса, кг |
ккал/кДж |
Маса, кг |
ккал/кДж |
|
47 |
713/2983 |
47 |
1105/4623 |
РОБОТА №6. РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОТРЕБ (ЕНЕРГОВИТРАТ) ОРГАНІЗМУ НА ДОБУ.
Згідно енергетичного балансу маємо, що енергетичні потреби людини на певний час не повинні бути меншими від енерговитрат за той час.
Крок 1. Скористаємось показниками витрати енергії залежно від навантаження на 1 кг маси тіла за 1 год (Егод) з таблиць.
Витрати енергії (Егод) залежно від навантаження на 1 кг маси за 1 год.
|
Вид діяльності |
Витрати енергії (Егод) на одиницю маси за одиницю часу, (кДж/кг/год) |
|
Спокійне лежання дорослої людини |
4,2 |
|
Спокійне лежання дитини віком до 5 років |
14 |
|
Спокійне лежання дитини віком 11 – 13 років |
9 |
|
Спокійне лежання дитини віком 14 – 15 років |
6 |
|
Спокійне сидіння дорослої людини |
5,9 |
|
Розумова діяльність |
6,3 |
|
Стояння |
8,4 |
|
Прогулянка, ходьба |
11,7 |
|
Легка фізична праця, гімнастика |
15,2 |
|
Легка домашня робота |
18,5 |
|
Важка фізична праця, важка атлетика |
23 |
|
Плавання, їзда на велосипеді |
29,7 |
|
Біг (8 км/год) |
35,6 |
Крок 2. Розрахуємо енергетичні потреби (енерговитрати) організму на добу.
Енергетичні потреби (енерговитрати) виражають у кілоджоулях (кДж) чи кілокалоріях.
Розрахунок потреб основного обміну (енерговитрат) можна розрахувати за формулою:
Еосн = Eгод (кДж/кг/год) х 24 (год) х маса організму (кг).
Розрахунок потреб фізичного обміну можна розрахувати за формулою:
Ефіз = Егод (кДж/кг/год) х тривалість (год) х маса організму (кг)
Розрахунок потреб загального обміну розраховується за формулою:
Езаг = Еосн + ∑Ефіз (кДж)
Енергетичні витрати підлітків становлять: для юнаків — 12000 кДж на добу, для дівчат — 11000 кДж на добу.
Висновок. Загальні енергетичні потреби (енерговитрати) залежить від статі, віку, росту, маси тіла, навантаження на організм тощо.
|
Характеристики |
Юнаки |
Дівчата |
|
Вік |
13 (років) |
13 (років) |
|
Маса тіла |
39,2 (кг) |
41,9 (кг) |
|
Еосн (за добу) |
6 • 39,2 • 24 (кДж) |
6 • 24 • 41,9 (кДж) |
|
Ефіз (розумова діяльність у школі та поза школою) |
6,3 • 39,2 • 6 (кДж) |
6,3 • 8 • 41,9 (кДж) |
|
Ефіз (ходьба на перервах, поза школою) |
15,2 • 39,2 • 4 (кДж) |
15,2 • 4 • 41,9 (кДж) |
|
Ефіз (легка фізична праця, гімнастика) 2 год |
23 • 39,2 • 4 (кДж) |
23 • 2 • 41,9 (кДж) |
|
Ефіз (плавання) |
|
29,7 • 1 • 41,9 (кДж) |
|
Езаг |
(6 • 24 + 6,3 • 6 + 15,2 • 4 + 23 • 4) • 39,2 (кДж) |
(6 • 24 + 6,3 • 8 + 15,2 • 4 + 23 • 2 + 27 • 1) • 41,9 (кДж) |
РОБОТА № 7. РОЗРАХУНОК ЕНЕРГОВИТРАТ ФІЗИЧНО АКТИВНОЇ ДОРОСЛОЇ ЛЮДИНИ ЗА ДОБУ.
Крок 1. Розрахуємо енерговитрати фізично активної дорослої людини на добу.
Добові енерговитрати на основний обмін організму (Еосн)
|
Маса тіла, (кг) |
18-29 років |
|
|
Чоловіки |
Жінки |
|
|
Добові енерговитрати, (кДж) |
||
|
60 |
6662 |
5782 |
|
70 |
7333 |
6411 |
|
80 |
8045 |
7039 |
Добова потреба людей у білках, жирах, вуглеводах та енергії
(згідно з нормами фізіологічних потреб населення України в харчових речовинах та енергії (МОЗ. 2011)
|
Вік / група фіз. активності (ФА)/ коефіцієнт (КФА) |
Стать |
Енергія, кДж |
Білки, г |
Жири, г |
Вуглеводи, г |
|
11-13 р. |
ч./ж. |
10056/9637 |
84/78 |
84/76 |
327/326 |
|
14-17 р. |
ч./ж. |
11313/10056 |
93/83 |
92/81 |
375/334 |
|
18-29 p. / І група – особи, які займаються розумовою працею / КФА 1.4 |
ч./ж. |
10266/8380 |
80/61 |
81/62 |
350/300 |
|
18-29 р. / ІІ група – особи, які займаються легкою фізичною працею /КФА 1.6 |
ч./ж. |
11732/9218 |
91/66 |
93/70 |
400/326 |
|
18-29 р. / ІІІ група – особи, які займаються працею середньої важкості /КФА 1.9 |
ч./ж. |
13827/10894 |
106/76 |
107/80 |
478/394 |
|
18-29 p. / IV група – особи, які займаються важкою фізичною працею /КФА 2,2 |
ч. / ж. |
16341/12780 |
108/87 |
128/90 |
566/473 |
|
18-29 p. / V група – особи, які займаються особливо важкою фізичною працею /КФА 2.5 |
ч. / ж. |
17179/- |
117/- |
154/- |
586/- |
Формула розрахунку енерговитрат фізично активної дорослої людини за даними з таблиць.
Езаг = Еосн • КФА (кДж)
Висновок. Загальні енергетичні потреби (енерговитрати) залежить від статі, віку, маси тіла, навантаження на організм тощо.
|
Характеристика |
Величини |
|
Вік |
20 (років) |
|
Стать |
жін |
|
Маса тіла |
60 (кг) |
|
Еосн (за добу) |
5782 (кДж) |
|
Езаг (І група – особи, які займаються розумовою працею / КФА 1.4) |
5782 • 1,4 = 8 094, 8 (кДж) |
Розпорядок дня.
|
Вид діяльності |
Тривалість роботи (год) |
|
Гімнастика |
0,25 |
|
Умивання, одягання |
0,5 |
|
їда (сніданок, обід, вечеря) |
1,0 |
|
Дорога до школи і назад |
1,0 |
|
Заняття в школі |
6,0 |
|
Прогулянка |
1,0 |
|
Приготування уроків |
3,0 |
|
Легка домашня робота |
0,5 |
|
Читання книжок, перегляд телепередач |
1,75 |
|
Сон |
9,0 |
|
Усього |
24,0 |