Fruktlöst kaloriräknande

Publicerat: 2016-05-10 i Energi, Exergi
Etiketter:, ,

Traditionella InoUtare (kaloriräknare) summerar kalorierna i den mat vi äter, drar bort summan av den basala energi vi behöver för att överleva, den energi vi behöver för vår dagliga verksamhet samt eventuell extra fysisk aktivitet (”motion”). Om slutresultatet är noll anses vi vara i energibalans, är det större än noll lagrar vi överskottet i kroppens vävnader, vi antas gå upp i vikt. Om resultatet hamnar under noll, ett energiunderskott, görs uttag ur kroppens vävnadsbank och vi antas gå ner i vikt.

Verkningsgrad

Den energi (egentligen exergi) vi äter/dricker är alltid flerfalt större än det arbete vi uträttar, vår fysiska verkningsgrad är låg. Som nyttigt arbete räknar jag att överleva, vara fysiskt aktiv, gärna i överskott som kallas motion, tänka och producera värdefullt intellektuellt material. Förhoppningsvis ungefär det du gör nu. Repetera gärna här: Hur mycket är 2000 kcal?

I fineli.fi anges ett äpple med skal ha 32 kcal/100 gram = 135 kJ. Hur mycket är det egentligen i något annat mått? Ett tankeexperiment; lyft ett äpple om 100 gram så högt att dess lägesenergi blir 32 kcal/135 kJoule/135 000 Joule. Om du repeterade i länken i föregående stycke klurar du ut att man måste lyfta äpplet aktningsvärda 135 000 meter för att lägesenergin ska motsvara det ”kemiska” energiinnehållet.

Låt oss nu anta att där finns ett rör med totalt vacuum från 135 000 meters höjd och ner till marken. Vitsen är att luften annars kommer att göra stort motstånd och vi inte inser hur mycket 135 000 Joule lägesenergi motsvarar. Vi krånglar in äpplet i röret och släpper det. Hur stor hastighet har det när det smackar i marken? Sambandet finns i fotnoten*. Sätt in siffrorna så finner du att sluthastigheten blir 1 627 m/sek, knappt 4,8 gånger ljudhastigheten. Den som vill kan ju sätta in äpplet i en avancerad kanon och avfyra det med utgångshastigheten Mach 4,8 om det känns bättre. Energin är densamma. Så mycket kemiskt bunden energi finns i 100 gram äpple. Sätt det i relation till hjärnans krav, vårt sammanlagda överlevnadsbehov, viss fysisk aktivitet samt motion.

I verkligheten måste vi ta hänsyn till att inga energiomvandlingar är förlustfria, var gång du t.ex. byter kemisk energi mot lägesenergi, vidare till rörelseenergi och anslagsenergi sker det avsevärda förluster. Observera att ingen energi går till spillo, ”åslappe”** blir bara av ”sämre kvalitet” och ändar förr eller senare i värme, så utspädd att vi inte kan göra oss nytta av den. Den mest utspädda energin vi har nytta av är den som bidrar till att hålla vår kropp vid 310 K = 37 C.

En stor mängd energi går förlorad genom utandning, avföring och urin. Varje liter vatten vi andas och svettas ut utan att märka det*** tar med sig minst 539 kcal/2255 kJoule = 2 255 000 Joule. Pärlande svett är kroppens nödkylsystem där varje liter på sin höjd tar med sig 37 kcal/154 kJoule = 154 000 Joule och detta endast under förutsättning att vi dricker isvatten.

  • Låt oss lyfta 1 liter vatten så att den får lägesenergin 2 255 000 Joule, det innebär cirka 229,8 kilometer, drygt halvvägs upp till den Internationella rymdstationen ISS.
  • Ett extra glas vatten om 2,5 dl som avdunstar på kroppen tar med sig minst 539/4 kcal = 135 kcal. Det motsvarar energin i drygt 4 hekto äpplen.

Mitt mål är att visa vilka gigantiska mängder energi vi faktiskt äter och hur liten andel nyttigt som kommer ut av det, omvandlingsförlusterna dominerar stort. Simpelt kaloriräknande som inte fullt ut tar hänsyn till omvandlingsförluster är vilseledande.


*) I fysik används formeln g = v2/2s där g = tyngdaccelerationen (9,81 m/s2), v sluthastigheten av en fritt fallande kropp och s är fallsträckan. Genom att flytta om i formeln finner man att v = (2gs)-1/2 (sluthastigheten = kvadratroten ur 2gs).

**) Åslapp är ett dialektord från mina hemtrakter som beskriver det som blir över.

***) Vi avger avsevärda mängder vatten från huden. Så länge den inte bildar vätska lägger vi knappt märke till det. I blåst ökar avdunstningen avsevärt, vi noterar en påtaglig avkylning.

Annonser

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s