الامارات 7 - الطاقة في جسم الإنسان تتواجد بأشكال مختلفة تساهم في أداء مهامنا اليومية وتحقيق التوازن الداخلي. فيما يلي شرح لأنواع الطاقة في الجسم:
الطاقة الحرارية: تعمل الطاقة الحرارية على الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة. هي عبارة عن طاقة حركية للذرات والجزيئات التي تُخزن داخل الجسم. عندما يكون الجسم دافئًا، يتم تبادل الطاقة الحرارية مع المحيط الخارجي. وإذا كان الجسم أبرد من المحيط، تنتقل الطاقة من المحيط إلى الجسم.
الطاقة الكيميائية: يحصل الجسم على الطاقة الكيميائية من الطعام، والتي تُستخدم في مختلف الأنشطة مثل الرياضة والتحدث والعمل. تُخزن الطاقة الكيميائية في الأطعمة وتتحول إلى طاقة حركية وصوتية. تقاس الطاقة الكيميائية بوحدات من 1000 سعرة حرارية، أو كيلو كالوري.
الطاقة الميكانيكية: تُحول الطاقة الكيميائية من الطعام إلى طاقة ميكانيكية لتحريك العضلات، مما يتيح لنا التنفس، والمشي، والجري، والقفز، ورفع الأشياء، وأداء العديد من المهام اليومية الأخرى.
الطاقة الكهربائية: تُرسل الطاقة الكهربائية نبضات عصبية من وإلى الدماغ. تعتمد هذه الطاقة على الأيونات مثل الصوديوم، والبوتاسيوم، والكالسيوم، والمغنيسيوم، والتي تساهم في توليد إشارات كهربائية في جميع خلايا الجسم.
الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان: تعبر الكفاءة الميكانيكية عن مدى فعالية تحويل الطاقة الكيميائية إلى عمل مفيد. تُحسب الكفاءة بنسبة مئوية، ويمكن حسابها باستخدام الصيغة التالية: ext{كفاءة الجسم (%) = (الشغل اللازم للقيام بعمل مفيد / شغل الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة) × 100%} حيث:
η: كفاءة الجسم.
wo: الشغل اللازم للقيام بعمل مفيد (مثل نقل الطاقة الميكانيكية أو الحرارية).
wi: شغل الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة.
تُظهر الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان أنه لا يمكن تحويل الطاقة الغذائية إلى إنتاج ميكانيكي بشكل كامل، لأن جزءًا من الطاقة يُستخدم في عمليات الأيض ولا يُستفاد منه مباشرةً في العمل المفيد. هذا يعني أن الكفاءة الميكانيكية للجسم محدودة بسبب الطاقة الإضافية الناتجة عن التفاعلات الكيميائية والاحتكاك في المفاصل والأنسجة.
الطاقة الحرارية: تعمل الطاقة الحرارية على الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة. هي عبارة عن طاقة حركية للذرات والجزيئات التي تُخزن داخل الجسم. عندما يكون الجسم دافئًا، يتم تبادل الطاقة الحرارية مع المحيط الخارجي. وإذا كان الجسم أبرد من المحيط، تنتقل الطاقة من المحيط إلى الجسم.
الطاقة الكيميائية: يحصل الجسم على الطاقة الكيميائية من الطعام، والتي تُستخدم في مختلف الأنشطة مثل الرياضة والتحدث والعمل. تُخزن الطاقة الكيميائية في الأطعمة وتتحول إلى طاقة حركية وصوتية. تقاس الطاقة الكيميائية بوحدات من 1000 سعرة حرارية، أو كيلو كالوري.
الطاقة الميكانيكية: تُحول الطاقة الكيميائية من الطعام إلى طاقة ميكانيكية لتحريك العضلات، مما يتيح لنا التنفس، والمشي، والجري، والقفز، ورفع الأشياء، وأداء العديد من المهام اليومية الأخرى.
الطاقة الكهربائية: تُرسل الطاقة الكهربائية نبضات عصبية من وإلى الدماغ. تعتمد هذه الطاقة على الأيونات مثل الصوديوم، والبوتاسيوم، والكالسيوم، والمغنيسيوم، والتي تساهم في توليد إشارات كهربائية في جميع خلايا الجسم.
الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان: تعبر الكفاءة الميكانيكية عن مدى فعالية تحويل الطاقة الكيميائية إلى عمل مفيد. تُحسب الكفاءة بنسبة مئوية، ويمكن حسابها باستخدام الصيغة التالية: ext{كفاءة الجسم (%) = (الشغل اللازم للقيام بعمل مفيد / شغل الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة) × 100%} حيث:
η: كفاءة الجسم.
wo: الشغل اللازم للقيام بعمل مفيد (مثل نقل الطاقة الميكانيكية أو الحرارية).
wi: شغل الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة.
تُظهر الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان أنه لا يمكن تحويل الطاقة الغذائية إلى إنتاج ميكانيكي بشكل كامل، لأن جزءًا من الطاقة يُستخدم في عمليات الأيض ولا يُستفاد منه مباشرةً في العمل المفيد. هذا يعني أن الكفاءة الميكانيكية للجسم محدودة بسبب الطاقة الإضافية الناتجة عن التفاعلات الكيميائية والاحتكاك في المفاصل والأنسجة.