Полная работа и полезная работа: Какую работу называют полезной, какую — полной?… — Физика

Коэффициент полезного действия | Физика

Используя тот или иной механизм, мы совершаем работу, всегда превышающую ту, которая необходима для достижения поставленной цели. В соответствии с этим различают полную или затраченную работу A_з и полезную работу A_п. Если, например, наша цель — поднять груз массой m на высоту h, то полезная работа — это та, которая обусловлена лишь преодолением силы тяжести, действующей на груз. При равномерном подъеме груза, когда прикладываемая нами сила равна силе тяжести груза, эта работа может быть найдена следующим образом:

    A_п = F_тh = mgh.      (24.1)

Если же мы применяем для подъема груза блок или какой-либо другой механизм, то, кроме силы тяжести груза, нам приходится преодолевать еще и силу тяжести частей механизма, а также действующую в механизме силу трения. Например, используя подвижный блок, мы вынуждены будем совершать дополнительную работу по подъему самого блока с тросом и по преодолению силы трения в оси блока. Кроме того, выигрывая в силе, мы всегда проигрываем в пути (об этом подробнее будет рассказано ниже), что также влияет на работу. Все это приводит к тому, что затраченная нами работа оказывается больше полезной:

A_з > A_п

Полезная работа всегда составляет лишь некоторую часть полной работы, которую совершает человек, используя механизм.

Физическая величина, показывающая, какую долю составляет полезная работа от всей затраченной работы, называется коэффициентом полезного действия механизма.

Сокращенное обозначение коэффициента полезного действия — КПД.

Чтобы найти КПД механизма, надо полезную работу разделить на ту, которая была затрачена при использовании данного механизма.

Коэффициент полезного действия часто выражают в процентах и обозначают греческой буквой η (читается «эта»):

    η =* 100%    (24.2)

Поскольку числитель A_п в этой формуле всегда меньше знаменателя A_з, то КПД всегда оказывается меньше 1 (или 100%).

Конструируя механизмы, стремятся увеличить их КПД. Для этого уменьшают трение в осях механизмов и их массу. В тех случаях, когда трение ничтожно мало и используемые механизмы имеют массу, пренебрежимо малую по сравнению с массой поднимаемого груза, коэффициент полезного действия оказывается лишь немного меньше 1. В этом случае затраченную работу можно считать примерно равной полезной работе:

    A_з ≈ A_п     (24.3)

Следует помнить, что выигрыша в работе с помощью простого механизма получить нельзя.

Поскольку каждую из работ в равенстве (24.3) можно выразить в виде произведения соответствующей силы на пройденный путь, то это равенство можно переписать так:

    F₁s₁ ≈ F₂s₂     (24.4)

Отсюда следует, что,

выигрывая с помощью механизма в силе, мы во столько же раз проигрываем в пути, и наоборот.

Этот закон называют «золотым правилом» механики. Его автором является древнегреческий ученый Герон Александрийский, живший в I в. н. э.

«Золотое правило» механики является приближенным законом, так как в нем не учитывается работа по преодолению трения и силы тяжести частей используемых приспособлений. Тем не менее оно бывает очень полезным при анализе работы любого простого механизма.

Так, например, благодаря этому правилу мы сразу можем сказать, что рабочему, изображенному на рисунке 47, при двукратном выигрыше в силе для подъема груза на 10 см придется опустить противоположный конец рычага на 20 см. То же самое будет и в случае, изображенном на рисунке 58. Когда рука человека, держащего веревку, опустится на 20 см, груз, прикрепленный к подвижному блоку, поднимется лишь на 10 см.

1. Почему затраченная при использовании механизмов работа оказывается все время больше полезной работы? 2. Что называют коэффициентом полезного действия механизма? 3. Может ли КПД механизма быть равным 1 (или 100%)? Почему? 4. Каким образом увеличивают КПД? 5. В чем заключается «золотое правило» механики? Кто его автор? 6. Приведите примеры проявления «золотого правила» механики при использовании различных простых механизмов.

Коэффициент полезного действия (кпд) — формулы, обозначение, расчет

Покажем, как применять знание физики в жизни

Начать учиться

143.7K

Любой механизм хочется оценить с точки зрения его пользы. Важно же понять, хорошо он выполняет свою функцию или нет. Для этого нужно такое понятие, как КПД.

КПД: понятие коэффициента полезного действия

Представьте, что вы пришли на работу в офис, выпили кофе, поболтали с коллегами, посмотрели в окно, пообедали, еще посмотрели в окно — вот и день прошел. Если вы не сделали ни одного дела по работе, то можно считать, что ваш коэффициент полезного действия равен нулю.

В обратной ситуации, когда вы сделали все запланированное — КПД равен 100%.

По сути, КПД — это процент полезной работы от работы затраченной.

Вычисляется по формуле:

Формула КПД η = (Aполезная/Aзатраченная) · 100% η — коэффициент полезного действия [%] Aполезная — полезная работа [Дж] Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Есть такое философское эссе Альбера Камю «Миф о Сизифе». Оно основано на легенде о неком Сизифе, который был наказан за обман. Его приговорили после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх на гору, откуда этот булыжник скатывался, после чего Сизиф тащил его обратно в гору. То есть он делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Есть даже выражение «Сизифов труд», которое описывает какое-либо бесполезное действие.

Давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень с горы не скатился. Тогда, во-первых, Камю бы не написал об этом эссе, потому что никакого бесполезного труда не было. А во-вторых, КПД в таком случае был бы не нулевым.

Полезная работа в этом случае равна приобретенной булыжником потенциальной энергии. Потенциальная энергия прямо пропорционально зависит от высоты: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. То есть, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше потенциальная энергия, а значит и полезная работа.

Потенциальная энергия Еп = mg Еп — потенциальная энергия [Дж] m — масса тела [кг] g — ускорение свободного падения [м/с2] h — высота [м] На планете Земля g ≃ 9,8 м/с2

Затраченная работа здесь — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.

Механическая работа А = FS A — механическая работа [Дж] F — приложенная сила [Н] S — путь [м]

И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная? Все очень просто! Задаем два вопроса: За счет чего происходит процесс? Ради какого результата? В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы). Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.

Не отбрасываем!

Если КПД получился больше 100 — идем проверять на ошибки. Такое может получиться, если неправильно подставили в формулу или перепутали затраченную и полезную работу.

η = (Aполезная/Aзатраченная) · 100% η — коэффициент полезного действия [%] Aполезная — полезная работа [Дж] Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Дальше мы просто заменяем полезную и затраченную работы на те величины, которые ими являются.

Давайте разберемся на примере задачи.

Задача

Чтобы вкатить санки массой 4 кг в горку длиной 12 метров, мальчик приложил силу в 15 Н. Высота горки равна 2 м. Найти КПД этого процесса. Ускорение свободного падения принять равным g ≃9,8 м/с²

Запишем формулу КПД.

η = (A_{полезная}/A_{затраченная}) · 100%

Теперь задаем два главных вопроса:

Ради чего все это затеяли?

Чтобы санки в горку поднять — то есть ради приобретения телом потенциальной энергии. Значит в данном процессе полезная работа равна потенциальной энергии санок.

Потенциальная энергия Еп = mg Еп — потенциальная энергия [Дж] m — масса тела [кг] g — ускорение свободного падения [м/с2] h — высота [м] На планете Земля g ≃ 9,8 м/с2

За счет чего процесс происходит?

За счет мальчика, он же тянет санки. Значит затраченная работа равна механической работе

Механическая работа А = FS A — механическая работа [Дж] F — приложенная сила [Н] S — путь [м]

Заменим формуле КПД полезную работу на потенциальную энергию, а затраченную — на механическую работу:

η = E_п/A · 100% = mgh/FS · 100%

Подставим значения:

η = 4 · 9,8 · 2/15 · 12 · 100% = 78,4/180 · 100% ≃ 43,6 %

Ответ: КПД процесса приблизительно равен 43,6%

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

КПД в термодинамике

В термодинамике КПД — очень важная величина. Она полностью определяет эффективность такой штуки, как тепловая машина.

• Тепловой двигатель (машина) — это устройство, которое совершает механическую работу циклически за счет энергии, поступающей к нему в ходе теплопередачи.

Схема теплового двигателя выглядит так:

У теплового двигателя обязательно есть нагреватель, который (не может быть!) нагревает рабочее тело, передавая ему количество теплоты Q₁ или Q_{нагревателя} (оба варианта верны, это зависит лишь от учебника, в котором вы нашли формулу).

• Рабочее тело — это тело, на котором завязан процесс (чаще всего это газ или топливо). Оно расширяется при подводе к нему теплоты и сжимается при охлаждении. Часть переданного Q₁ уходит на механическую работу A. Из-за этого производится движение.

Оставшееся количество теплоты Q₂ или Q_{холодильника} отводится к холодильнику, после чего возвращается к нагревателю и процесс повторяется.

КПД такой тепловой машины будет равен:

КПД тепловой машины η = (Aполезная/Qнагревателя) · 100% η — коэффициент полезного действия [%] Aполезная — полезная работа (механическая) [Дж] Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Если мы выразим полезную (механическую) работу через Q_{нагревателя} и Q_{холодильника}, мы получим:

A = Q_{нагревателя} — Q_{холодильника}.

Подставим в числитель и получим такой вариант формулы.

КПД тепловой машины η = Qнагревателя − Qхолодильника/Qнагревателя · 100% η — коэффициент полезного действия [%] Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя [Дж] Qхолодильника — количество теплоты, отданное холодильнику [Дж]

А возможно ли создать тепловую машину, которая будет работать только за счет охлаждения одного тела?

Точно нет! Если у нас не будет нагревателя, то просто нечего будет передавать на механическую работу. Любой такой процесс — когда энергия не приходит из ниоткуда — означал бы возможность существования вечного двигателя.

Поскольку свидетельств такого процесса в мире не существует, то мы можем сделать вывод: вечный двигатель невозможен. Это второе начало термодинамики.

Запишем его, чтобы не забыть:

Невозможно создать периодическую тепловую машину за счет охлаждения одного тела без изменений в других телах.

Задача

Найти КПД тепловой машины, если рабочее тело получило от нагревателя 20кДж, а отдало холодильнику 10 кДж.

Решение:

Возьмем формулу для расчета КПД:

η = Q_{нагревателя} − Q_{холодильника}/Q_{нагревателя} · 100%

Решать будем в системе СИ, поэтому переведем значения из килоджоулей в джоули и затем подставим в формулу:

η = 20 000 − 10 000/20 000 · 100% = 50%

Ответ: КПД тепловой машины равен 50%.

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

Давайте еще чуть-чуть пофантазируем: какая она — идеальная тепловая машина. Кажется, что это та, у которой КПД равен 100%.

На самом деле понятие «идеальная тепловая машина» уже существует. Это тепловая машина, у которой в качестве рабочего тела взят идеальный газ. Такая тепловая машина работает по циклу Карно. Зависимость давления от объема в этом цикле выглядит следующим образом

А КПД для цикла Карно можно найти через температуры нагревателя и холодильника.

КПД цикла Карно η = Tнагревателя − Tхолодильника / Tнагревателя · 100% η — коэффициент полезного действия [%] Tнагревателя — температура нагревателя [Дж] Tхолодильника — температура холодильника [Дж]

КПД в электродинамике

Мы каждый день пользуемся различными электронными устройствами: от чайника до смартфона, от компьютера до робота-пылесоса — и у каждого устройства можно определить, насколько оно эффективно выполняет задачу, для которой оно предназначено, просто посчитав КПД.

Вспомним формулу:

КПД η = (Aполезная/Aзатраченная) · 100% η — коэффициент полезного действия [%] Aполезная — полезная работа [Дж] Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Для электрических цепей тоже есть нюансы. Давайте разбираться на примере задачи.

Задачка, чтобы разобраться

Найти КПД электрического чайника, если вода в нем приобрела 22176 Дж тепла за 2 минуты, напряжение в сети — 220 В, а сила тока в чайнике 1,4 А.

Решение:

Цель электрического чайника — вскипятить воду. То есть его полезная работа — это количество теплоты, которое пошло на нагревание воды. Оно нам известно, но формулу вспомнить все равно полезно 😉

Количество теплоты, затраченное на нагревание Q = cm(tконечная − tначальная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг · ˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

Работает чайник, потому что в розетку подключен. Затраченная работа в данном случае — это работа электрического тока.

Работа электрического тока A = (I2) · Rt = (U2)/R · t = UIt A — работа электрического тока [Дж] I — сила тока [А] U — напряжение [В] R — сопротивление [Ом] t — время [c]

То есть в данном случае формула КПД будет иметь вид:

η = Q/A · 100% = Q/UIt · 100%

Переводим минуты в секунды — 2 минуты = 120 секунд. Теперь нам известны все значения, поэтому подставим их:

η = 22176/220 · 1,4 · 120 · 100% = 60%

Ответ: КПД чайника равен 60%.

Давайте выведем еще одну формулу для КПД, которая часто пригождается для электрических цепей, но применима ко всему. Для этого нужна формула работы через мощность:

Работа электрического тока A = Pt A — работа электрического тока [Дж] P — мощность [Вт] t — время [c]

Подставим эту формулу в числитель и в знаменатель, учитывая, что мощность разная — полезная и затраченная. Поскольку мы всегда говорим об одном процессе, то есть полезная и затраченная работа ограничены одним и тем же промежутком времени, можно сократить время и получить формулу КПД через мощность.

КПД η = Pполезная/Pзатраченная · 100% η — коэффициент полезного действия [%] Pполезная — полезная мощность [Дж] Pзатраченная — затраченная мощность [Дж]

---

---

 

Карина Хачатурян

К предыдущей статье

Магнитное поле

К следующей статье

Сила тока

Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

16.

15: Максимально полезная работа — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

49579

• Эд Витц, Джон В. Мур, Джастин Шорб, Ксавьер Прат-Ресина, Тим Вендорф и Адам Хан
• Цифровая библиотека химического образования (ChemEd DL)

Свободная энергия Гиббса обладает еще одним очень полезным свойством. При протекании самопроизвольной химической реакции уменьшение свободной энергии ,–Δ G соответствует максимально возможному количеству полезной работы , w _max , которую можно получить . Символически,

\[-\Delta G = w_{max} \номер\]

Для реакции, которая не является самопроизвольной Δ 9{\ circ} _ {m} (298 \ text {K}) = -394,4 \ frac {\ text {кДж}} {\ text {моль}} \ nonumber \]

Таким образом, 1 моль углерода может выполнить почти ровно четверть работы, необходимой для разложения 1 моля Al ₂ O ₃ , и мы должны сжечь не менее 4 молей C для переработки каждого 1 моля Al ₂ O ₃ руды . (На практике процесс выплавки алюминия эффективен только на 17 процентов, поэтому необходимо сжечь почти в 6 раз больше теоретических 4 моль углерода.)

В контексте, который мы только что описали, бесплатная энергия – это энергия, которая доступна для выполнения полезной работы , а не энергия, которую мы можем получить даром. Когда происходит самопроизвольный процесс и происходит уменьшение свободной энергии, уменьшается доступность полезной энергии . Согласно первому закону термодинамики энергия не может потребляться ни в каком процессе, но согласно второму закону свободная (или доступная) энергия всегда потребляется в самопроизвольном процессе.

Когда мы говорим о потреблении энергетических ресурсов путем сжигания ископаемого топлива, речь идет о доступной энергии. Энергия, изначально запасенная в топливе, преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в окружающей среде. Как только это произошло, его полезность теряется. Невозможно абстрагировать эту энергию от окружающей среды и использовать ее для поднятия тяжестей или выполнения другой полезной работы, поскольку это соответствовало бы обращению спонтанного процесса вспять. Таким образом, второй закон добавляет очень важное уточнение к первому закону. В то время как первый закон говорит нам, что мы не можем уничтожить энергию, второй закон говорит, что мы также не можем ее использовать повторно.

---

Эта страница под названием 16.15: Максимально полезная работа распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0, авторами, ремиксами и/или кураторами являются Эд Витц, Джон У. Мур, Джастин Шорб, Ксавье Прат-Ресина, Тим Вендорф и Адам Хан.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   ХимПРАЙМ

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. свободная энергия
   2. Свободная энергия Гиббса
   3. работа

7.8 Работа, энергия и сила человека – BCIT Physics 0312 Учебник

Глава 7 Работа, энергия и энергетические ресурсы

Резюме

• Объясните потребление энергии человеческим телом в состоянии покоя и при выполнении полезной работы.
• Рассчитайте превращение химической энергии пищи в полезную работу.

Наши собственные тела, как и все живые организмы, являются машинами для преобразования энергии. Сохранение энергии подразумевает, что химическая энергия, хранящаяся в пище, преобразуется в работу, тепловую энергию и/или запасается в виде химической энергии в жировой ткани. (См. рис. 1.) Доля каждой формы зависит как от того, сколько мы едим, так и от уровня нашей физической активности. Если мы едим больше, чем необходимо для работы и согревания, остаток уходит в жировые отложения.

Рис. 1. Энергия, потребляемая человеком, преобразуется в работу, тепловую энергию и накопленный жир. На сегодняшний день самая большая доля приходится на тепловую энергию, хотя эта доля варьируется в зависимости от типа физической активности.

Скорость , с которой организм использует энергию пищи для поддержания жизни и выполнения различных действий, называется скоростью метаболизма . Общая скорость преобразования энергии человека в состоянии покоя называется скоростью основного обмена (BMR) и распределяется между различными системами организма, как показано в Таблице 4. Самая большая фракция поступает в печень и селезенку, затем следует головной мозг. Конечно, при энергичных физических нагрузках заметно возрастают энергозатраты скелетных мышц и сердца. Около 75% калорий, сожженных за день, идут на эти основные функции. BMR зависит от возраста, пола, общей массы тела и количества мышечной массы (которая сжигает больше калорий, чем жировые отложения). Спортсмены имеют более высокий BMR из-за этого последнего фактора.

Орган	Мощность, потребляемая в состоянии покоя (Вт)	Потребление кислорода (мл/мин)	Процент от BMR
Печень и селезенка	23	67	27
Мозг	16	47	19
Скелетные мышцы	15	45	18
Почки	9	26	10
Сердце	6	17	7
Прочее	16	48	19
Всего	85 Вт	250 мл/мин	100%
Таблица 4. Базальные скорости метаболизма (BMR).

Потребление энергии прямо пропорционально потреблению кислорода, поскольку пищеварительный процесс в основном представляет собой процесс окисления пищи. Мы можем измерить энергию, которую люди используют во время различных видов деятельности, измеряя потребление ими кислорода. (См. рис. 2.) Приблизительно 20 кДж энергии производится на каждый литр потребленного кислорода, независимо от типа пищи. В таблице 5 показаны показатели потребления энергии и кислорода (затрачиваемая мощность) для различных видов деятельности.

Работу, выполняемую человеком, иногда называют полезной работой , то есть работой, выполняемой во внешнем мире , например, поднятием тяжестей. Полезная работа требует силы, воздействующей на внешний мир через расстояние, и поэтому она исключает внутреннюю работу, например, совершаемую сердцем при перекачивании крови. Полезная работа включает в себя подъем по лестнице или ускорение до полного бега, потому что они выполняются за счет приложения сил к внешнему миру. Силы, действующие на тело, являются неконсервативными, поэтому они могут изменить механическую энергию[латекс](\boldsymbol{\textbf{KE}+\textbf{PE}})[/latex]системы, на которую воздействуют, и это часто цель. Например, бейсболист, бросающий мяч, увеличивает как кинетическую, так и потенциальную энергию мяча.

Если человеку требуется больше энергии, чем он потребляет, например, при активной работе, организм должен использовать химическую энергию, хранящуюся в жире. Таким образом, физические упражнения могут помочь в потере жира. Однако количество упражнений, необходимых для потери жира или сжигания лишних калорий, потребляемых в этот день, может быть большим, как показано в Примере 1.

Пример 1: Расчет потери веса в результате физических упражнений

Если человек, которому обычно требуется в среднем 12 000 кДж (3000 ккал) пищевой энергии в день, потребляет 13 000 кДж в день, он будет стабильно набирать вес. Сколько велосипедов в день требуется, чтобы отработать эти лишние 1000 кДж?

Решение

В таблице 5 указано, что при езде на велосипеде с умеренной скоростью используется мощность 400 Вт. Тогда время, необходимое для выработки 1000 кДж при такой скорости, равно

[латекс]\boldsymbol{\textbf{Время}\:=}[/латекс][латекс]\boldsymbol{\frac{\textbf{энергия}}{ (\ frac{\textbf{энергия}}{\textbf{время}})}}[/latex][латекс]\boldsymbol{=}[/latex][латекс]\boldsymbol{\frac{1000\textbf{кДж }}{400\textbf{ W}}}[/latex][latex]\boldsymbol{=2500\textbf{ s}=42\textbf{ мин.}}[/latex]

Обсуждение

Если этот человек использует больше энергии, чем потребляет, его тело будет получать необходимую энергию путем метаболизма жировых отложений. Если человек использует 13 000 кДж, но потребляет только 12 000 кДж, то объем потери жира составит

[латекс]\boldsymbol{\textbf{Потеря жира}=(1000\textbf{кДж})}[/latex][латекс ]\boldsymbol{(\frac{1.0\textbf{g fat}}{39\textbf{kJ}})}[/latex][latex]\boldsymbol{=26\textbf{g,}}[/latex]

при условии, что энергетическая ценность жира составляет 39 кДж/г.

Рисунок 2. Пульсоксиметр — это прибор, измеряющий количество кислорода в крови. Оксиметры можно использовать для определения скорости метаболизма человека, то есть скорости, с которой энергия пищи преобразуется в другую форму. Такие измерения могут указывать на уровень спортивной подготовки, а также на определенные медицинские проблемы. (кредит: UusiAjaja, Wikimedia Commons)

Активность	Потребление энергии в ваттах	Потребление кислорода в литрах O 2 /мин
Спальный	83	0,24
Сидя в состоянии покоя	120	0,34
Стоя расслабленно	125	0,36
Сидя в классе	210	0,60
Ходьба (5 км/ч)	280	0,80
Велоспорт (13–18 км/ч)	400	1,14
Дрожь	425	1,21
Игра в теннис	440	1,26
Плавание брассом	475	1,36
Катание на коньках (14,5 км/ч)	545	1,56
Подъем по лестнице (116/мин)	685	1,96
Велоспорт (21 км/ч)	700	2,00
Бег по пересеченной местности	740	2. 12
Игра в баскетбол	800	2,28
Велоспорт, профессиональный гонщик	1855	5,30
Спринт	2415	6,90
Таблица 5. Нормы потребления энергии и кислорода 1 (Мощность).

Все функции организма, от мышления до поднятия тяжестей, требуют энергии. (См. рис. 3.) Множество мелких мышечных движений, сопровождающих любую спокойную деятельность, от сна до почесывания головы, в конечном итоге становятся тепловой энергией, как и менее заметные мышечные действия сердца, легких и пищеварительного тракта. Дрожь, по сути, является непроизвольной реакцией на низкую температуру тела, когда мышцы напрягаются друг против друга, чтобы производить тепловую энергию в теле (и не выполнять никакой работы). Почки и печень потребляют удивительное количество энергии, но самым большим сюрпризом является то, что целых 25% всей энергии, потребляемой организмом, используются для поддержания электрических потенциалов во всех живых клетках. (Нервные клетки используют этот электрический потенциал в нервных импульсах.) Эта биоэлектрическая энергия в конечном итоге становится в основном тепловой энергией, но некоторая ее часть используется для питания химических процессов, например, в почках и печени, а также в производстве жира.

Рис. 3. Это сканирование фМРТ показывает повышенный уровень потребления энергии в зрительном центре головного мозга. Здесь пациента просили распознавать лица. (кредит: NIH через Wikimedia Commons)

• Организм человека преобразует энергию, хранящуюся в пище, в работу, тепловую энергию и/или химическую энергию, запасенную в жировой ткани.
• Скорость , с которой организм использует энергию пищи для поддержания жизни и выполнения различных действий, называется скоростью метаболизма, а соответствующая скорость в состоянии покоя называется базовой скоростью метаболизма (BMR)
• Энергия, входящая в состав основного обмена веществ, распределяется между различными системами организма, при этом наибольшая часть направляется в печень и селезенку, а затем в головной мозг.