随着科学技术的不断发展，人类必将再次迎来一个新的时代。例如，空间技术、能源开发、电子技术、激光技术、光电子学技术、红外技术、环境保护等技术应用领域对材料的要求更高了，材料科学技术目前正在向分子设计、多质合成、超级工艺的方向发展。如果分子设计技术能够趋于完善，将会根本改变目前研制新材料的方法，材料科学技术的发展将会被推向一个新的高潮。......
2023-10-19
人体能量消耗测定方法-体育运动中的化学
【摘要】：一般生理学与临床工作者均根据氧的消耗量来计算体内产热的情况，此方法称为间接热量计测热法。总之，人体能量消耗的测定有直接热量计与间接热量计测热法两种。从测定的人体能量消耗的速率不仅可以了解人体所需要的能量，并且对于某些内分泌腺的疾病也有辅助诊断的价值。
食物在体外燃烧时所产生的热量可用弹式热量计来测量，而人体所需的能量又来自体内食物氧化的供给，因此人体所需的能量也可用特殊设计的热量计来测量身体所产生的热量。
能量的消耗一般采用呼吸商数及间接热量计测量方法。身体所需要的能量来自体内食物氧化的供给，如果我们知道体内食物氧化时所需O2的量、从肺呼出CO2的量及由尿排出的尿氮量，便可以计算体内所产生的热。但是，由于三种主要食物在体内氧化时所需要O2的量、CO2产生量及代谢产物不同，因此从间接热量计来测量体内的产热量必须利用呼吸商数。呼吸商数是呼出CO2体积与所需O2体积的比值，简称RQ（Respiratory Quotient）。
人们摄入的食物不同，呼吸商数也不相同。
糖的呼吸商数是1。糖在体内氧化时，产生CO2的体积与所消耗的O2体积是相等的，C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O，RQ=6CO2/6O2=1，根据上述方程式，每克葡萄糖（相对分子质量为180）在体内氧化时消耗的氧气为6×22.4÷180=0.746 L，所产生的CO2也是0.746 L。
脂肪的呼吸商数是0.70。脂肪分子的含氧量比糖低，故脂肪在体内氧化时需要更多氧气参与氧化反应。以三油酸甘油酯为例，C57H104O6+80O2→57CO2+52H2O，RQ=57CO2/80O2=0.70，三油酸甘油酯的相对分子质量为884，所以每克脂肪在体内氧化时需要O2是80×22.4÷884=2.02 L，所产生的CO2是57×22.4÷884=1.43 L。
蛋白质的呼吸商数是0.80，计算相对复杂。蛋白质在体内发生的是不完全氧化，有一部分氨基酸中的氧和碳原子与氮结合，随尿及粪便的废物排出体外，故必须首先精确分析摄入的蛋白质与排出的废物才能计算蛋白质的呼吸商数。根据Loewy报告的例子，如人摄入的100 g干肌肉蛋白在体内代谢的结果如表3.2所示。
表3.2 100 g蛋白质的代谢结果
从上表知道可供氧化的成分如下：碳有41.50 g，氢有4.40 g，氧有7.69 g。氧化41.50 g碳成为CO2需O2为110.67 g，产生CO2为152.17 g，另外氧化4.40 g氢需O2 35.20 g，两者共需O2 145.87 g，但是蛋白质本身剩余7.69 g氧，因此须从外界供给138.18 g氧，再将克数变为容积升，则蛋白质的呼吸商数如下：
(www.chuimin.cn)
根据以上所得结果，每克蛋白质在体内氧化时所需要的O2是96÷100=0.96 L，所产生的CO2是77÷100=0.77 L。
从呼吸商数可以知道在体内氧化的是何种食物及每种食物氧化的分量。此外，根据三种食物的卡价及每克糖、脂肪及蛋白质在体内氧化时所消耗的氧气，便可以计算当每种食物消耗1 L的氧气时所产生的热量是多少。
一般生理学与临床工作者均根据氧的消耗量来计算体内产热的情况，此方法称为间接热量计测热法。
在日常生活中，我们所吃的食物是包含三种主要食物的混合食物，故所测得的呼吸商数是总呼吸商数，总呼吸商数常在0.85左右。另外，有一些学者为了减少麻烦，便于计算的缘故，做出各种不同比例的糖与脂肪的混合食物，让其在体内氧化，其呼吸商数在1.00～0.70之间，所产生的热量在4.686～5.047 kcal之间。
总之，人体能量消耗的测定有直接热量计与间接热量计测热法两种。从测定的人体能量消耗的速率不仅可以了解人体所需要的能量，并且对于某些内分泌腺的疾病也有辅助诊断的价值。
你知道吗？
人身体几乎一半的热量是通过头顶散失的。
头被称为“诸阳之汇”。医学研究发现，静止状态不戴帽子的人，在环境气温为15℃时，从头部散失的热量占人体总热量的30%；4℃时，从头部散失的热量占人体总热量的60%。
因此，老人常常冬天带帽子，就是为了减少热量散失。
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