Закон энергии: Ошибка 403 — доступ запрещён

Правила здорового питания: энергетический баланс

Правила здорового питания: энергетический баланс

 

Pixabay

Энергетический баланс – состояние равновесия между энергией, поступающей с пищей, и затратами на различные процессы жизнедеятельности организма. То есть если тратить больше, чем потреблять, то вес должен снижаться. Но так ли это на самом деле?

Принцип энергетического баланса, по сути, повторяет физический закон сохранения энергии или первый закон термодинамики: энергия не может быть создана или уничтожена, она лишь может трансформироваться из одной формы в другую.

Изменения в энергетических запасах организма равны разнице между получением энергии с пищей и расходом. В теории все просто. Ешь (то есть получай с пищей энергию) ровно столько, сколько тратишь. Трать столько, сколько ешь, и это гарантирует поддержание исходного веса. Ешь меньше, чем тратишь, – и будешь худеть; ешь больше, чем тратишь, – и вес будет увеличиваться.

Влияет ли рацион на вес, если соблюдать энергетический баланс?

Чтобы выяснить это, провели несколько экспериментов. Так, в исследовании 1992 года (Energy intake required to maintain body weight is not affected by wide variation in diet composition) добровольцев поместили в метаболическую камеру на 30 дней. Для каждого испытуемого была определена норма калорийности питания, покрывающая его индивидуальные траты энергии, что должно было обеспечить неизменность веса тела. Для питания испытуемых использовались аналогичные продукты, однако состав рациона отличался по процентному содержанию макронутриентов. Одна группа получала высокожировой рацион, другая – высокоуглеводный, при точном соответствии энергопоступления индивидуальным энерготратам. Через месяц такого контролируемого питания вес каждого участника остался неизменным вне зависимости от состава рациона.

В 2004 году были опубликованы результаты ретроспективного анализа завершенных исследований по теме влияния на массу тела диет с разным макронутриентным составом.

Вывод был однозначен: при условии сохранения энергетического баланса не имеет значения состав диеты.

Один из самых радикальных экспериментов для подтверждения первостепенного значения энергетического баланса провел над собой в 2010 году Марк Хауб (профессор Канзасского государственного университета): он питался на протяжении 60 дней исключительно кондитерскими изделиями, сладостями, соблюдая при этом дефицит калорий. В завершение эксперимента его вес снизился на 12 кг, что еще раз доказало, что энергетический баланс работает.

Итак, если норма энергопотребления для поддержания веса человека 2000 ккал, и он будет питаться продуктами фастфуда (картофель фри, гамбургеры, сладкая газировка), получая при этом 1500 ккал, неизбежно будет происходить снижение массы тела (что произойдет со здоровьем этого человека – другой вопрос). Если же он будет питаться только здоровой пищей, к примеру, приготовленной на пару рыбой, свежими овощами, получая 3000 ккал, – вес неизбежно увеличится.

 

Почему в реальности это не всегда происходит так?

«Ничего не ем и толстею», «соблюдаю диету, но вес стоит на месте» и в то же время «ем, ни в чем себе не отказывая, и не поправляюсь». Неужели первый закон термодинамики не работает в этих случаях? Конечно, это не так, закон неизменен, но есть нюансы. Давайте разберемся, что еще нужно учитывать. 

Термический эффект пищи 

Все процессы, протекающие в организме, требуют энергии, процессы переваривания пищи тоже энергозатратны. Часть энергии, поступающей с едой, тратится на ее переработку и усвоение. Экспериментально установлено, что на переваривание жиров уходит до 3% от поступивших калорий, углеводов – до 10%, белков – до 20–30%. За среднее значение таких энерготрат при сбалансированном и разнообразном питании принимают 10%. Однако следует помнить, что переваривание еды, прошедшей минимум обработки, например, свежих волокнистых овощей, более энергозатратно, чем переваривание такой рафинированной пищи, как сосиски, булочки, шоколад.

 

Скорость усвоения

Чем более рафинирована, то есть чем больше стадий промышленной переработки прошла еда, тем быстрее она переваривается и усваивается и тем меньше сохраняется чувство сытости. Верно и обратное: минимально обработанная пища переваривается дольше, а значит, желание есть не возникает дольше. Логично, что человек, привыкший к рафинированной пище без дополнительного контроля, съест в течение дня больше.

Насыщение

Одинаковые по калорийности блюда по-разному влияют на чувство сытости. Жиры и клетчатка замедляют опустошение желудка, и чувство насыщения сохраняется дольше, чем при употреблении крахмалистой пищи или простых углеводов. Волокнистое мясо насыщает на более долгий период, нежели нежная рыба или яйца.

То есть одни продукты создают длительное чувство сытости при меньшем количестве калорий. Другие продукты не насыщают и при большом количестве калорий. Это никак не нарушает закон прихода-расхода калорий, а лишь влияет на пищевое поведение.

Некоторые продукты вызывают желание полежать на диване и поспать, делают вялыми и сонными. Другие – наоборот, бодрыми и энергичными.

Вкус

Чем вкуснее еда, тем больше можно съесть. Но есть большая разница между просто вкусной здоровой пищей и «наркотически» вкусной едой, которая гиперстимулирует вкусовые рецепторы языка и дофаминовые (рецепторы удовольствия) головного мозга. Чаще всего человек воспринимает очень вкусным смесь сладкого или соленого с жиром, тающей или хрустящей консистенции, именно такие сочетания приводят к неконтролируемому перееданию. 

 

Механическая энергия. Закон изменения (сохранения) механической энергии 10 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей |

Введение

 

Итак, давайте рассмотрим совокупность тел, которые взаимодействуют только друг с другом. Такая совокупность тел называется замкнутой системой. Такая система может обладать как кинетической, так и потенциальной энергией. Кинетической – потому, что тела могут двигаться, потенциальной – поскольку тела взаимодействуют друг с другом.

 

Пусть  – потенциальная энергия системы в какой-то момент времени, а  – общая кинетическая энергия системы тел в тот же момент времени. Потенциальную и кинетическую энергии этих же тел в какой-нибудь другой момент времени обозначим соответственно через  и .

На предыдущих уроках мы установили, что, когда тела взаимодействуют друг с другом силами тяжести или упругости (другими словами потенциальными или консервативными силами), совершенная этими силами работа равна взятому с противоположным знаком изменению потенциальной энергии тел системы:

.

С другой стороны, согласно теореме о кинетической энергии, эта же работа равна изменению кинетической энергии:

В левых частях этих равенств стоит одна и та же величина – работа сил взаимодействия тел системы. Значит, и правые части равны друг другу:

.

Теперь, если перенести в левую сторону кинетическую и потенциальную энергии тел в первый момент времени, а в правую часть, соответственно, энергии во второй момент времени, получим выражение, которое, по сути, и является законом сохранения полной механической энергии:

.

Из этого выражения видно, что со временем сохраняется величина, равная сумме кинетической и потенциальной энергии. Эта величина называется полной механической энергией. Итак, мы получили один из самых важных законов механики – закон сохранения полной механической энергии:

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих потенциальными силами, остается неизменной при любых движениях тел системы.

Другими словами, если работа какой-либо силы увеличивает потенциальную энергию системы на какую-либо величину, она же уменьшает кинетическую энергию этой системы, причем, на такую же величину.

Рассмотрим несколько примеров замкнутых систем, взаимодействующих между собой потенциальными силами. Во-первых, рассмотрим тела, взаимодействующие силами тяжести, например систему «Земля – падающее тело». Для такой системы, полная механическая энергия:

.

Если между телами системы действует сила упругости, то полная механическая энергия запишется так:

.

Закон сохранения полной механической энергии позволит вам с лёгкостью решать многие задачи механики, однако, прежде чем пользоваться законом сохранения энергии, убедитесь, что система замкнутая и силы которыми взаимодействуют тела потенциальные.

 

Список литературы

1. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008.
2. А. П. Рымкевич. Физика. Задачник 10-11. – М.: Дрофа, 2006.
3. О. Я. Савченко. Задачи по физике – М.: Наука, 1988.
4. А. В. Пёрышкин, В. В. Крауклис. Курс физики т. 1. – М.: Гос. уч.-пед. изд. мин. просвещения РСФСР, 1957.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Википедия (Источник)
2. Интернет-портал «Physics.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «Youtube.com» (Источник)
4. Интернет-портал «Youtube.com» (Источник)

 

Домашнее задание

Решив задачи к данному уроку, вы сможете подготовиться к вопросам 3 ГИА и вопросам А4 ЕГЭ.

1. Задачи 358, 360, 362, 364, 366, 368, 370 сб. задач А.П. Рымкевич изд. 10 (Источник).

2. Пользуясь законом сохранения энергии, вычислите скорость тела, свободно падающего с некоторой высоты, у поверхности Земли. Сравните полученный результат с тем, который получается из кинематических формул.

3. Рассмотрите следующие вопросы и ответы на них:

Список вопросов – ответов:

Вопрос: Куда девается энергия системы, когда тела взаимодействуют диссипативными силами? Почему при этом нельзя пользоваться законом сохранения полной механической энергии?

Ответ: В основном, энергия под действием диссипативных сил переходит в тепло. В общем случае, можно сказать, что энергия переходит в другую, немеханическую энергию. Таким образом, мы не можем пользоваться законом полной механической энергии, поскольку механика не способна описать тепловые, или какие-либо другие явления, происходящие в этой системе.

Вопрос: Выполняется ли закон сохранения энергии, если на тело одновременно действует и сила тяжести, и упругая сила?

Ответ: Да, конечно, если система тел взаимодействует несколькими консервативными силами, и она замкнута, то закон сохранения полной механической энергии выполняется.

Вопрос: Как влияет на энергию системы тел действие внешней силы? Сохраняется ли в этом случае полная механическая энергия?

Ответ: То, что на систему тел действует внешняя сила, говорит о том, что система перестает быть замкнутой, следовательно, закон сохранения полной механической энергии в ней не работает. Однако, если в эту систему включить тело, мерой взаимодействия которого и является эта внешняя сила, то эта новая расширенная система уже будет замкнутой, и, следовательно, закон сохранения энергии будет справедлив.

Вопрос: Спутник вращается по орбите вокруг Земли. С помощью ракетного двигателя его перевели на другую орбиту. Изменилась ли его механическая энергия?

Ответ: Да, энергия изменилась за счет того, что система перестала быть замкнутой во время работы ракетного двигателя.

 

1.1.5: Два закона энергии — Физика LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

26132

• Кайл Форинаш и Вольфганг Кристиан

Одним из очень важных понятий в физике звука (и во всей физике) является закон сохранения энергии : Энергия не может быть создана или уничтожена, но она может быть преобразована из одного типа энергии в другой.

Рассмотрим следующие преобразования энергии. Вы совершаете \(10\text{ J}\) работы над пружиной игрушечного пистолета, так что накапливается \(10\text{ J}\) потенциальной энергии. Когда вы нажимаете на спусковой крючок, энергия пружины преобразуется в \(10\text{ Дж}\) кинетической энергии, и шарик вылетает из пистолета, летя вверх. Кинетическая энергия постепенно превращается в гравитационную потенциальную энергию по мере движения мяча вверх. На полпути он имеет \(5\text{J}\) кинетической энергии и \(5\text{J}\) потенциальной. Наверху не осталось кинетической энергии, но у вас есть \(10\text{J}\) гравитационной потенциальной энергии. По пути вниз потенциальная энергия постепенно переходит в кинетическую энергию. Непосредственно перед тем, как мяч коснется земли, он имеет \(10\text{J}\) кинетической энергии. Упав на землю, \(10\text{J}\) преобразуется в звук и тепло; мяч чуть теплее, чем был.

Вы также можете проследить исходный \(10\text{ J}\) назад во времени до того, как вы нажали на пружину игрушечного пистолета. Энергия для движения вашей руки исходила от химической энергии, хранящейся в вашем теле. Эта химическая энергия исходила от растений и/или животных, которых вы ели. Эта энергия в конечном итоге может быть прослежена до ядерной энергии, высвобождаемой солнцем в виде электромагнитных волн. Растения поглощали эту световую энергию, чтобы сформировать запасенную химическую энергию, которую вы можете есть. Энергия никогда не создавалась и не уничтожалась ни на одном из этих этапов преобразования. Закон сохранения энергии также называют 9-м.0030 первый закон термодинамики .

Существует второй закон энергии, который также очень важен, но нам не нужно знать подробности того, как он работает. второй закон термодинамики гласит, что всякий раз, когда вы переводите энергию из одной формы в другую, часть энергии должна (это закон!) перейти в гораздо менее полезную форму, обычно в виде случайной тепловой энергии (теплоты). . Когда механическая энергия смычка скрипки превращается в энергию колебаний струн, а затем эта энергия превращается в энергию звука в воздухе, небольшое количество общей энергии всегда превращается в тепло. Скрипка и окружающий воздух будут чуть теплее. Точно так же усилители для радиоприемников, стереосистем и электрогитар выделяют тепло, потому что они преобразуют электрическую энергию в звуковую; согласно второму закону в процессе преобразования должно выделяться некоторое количество тепла.

Рисунок \(\PageIndex{1}\)

Как видно на рисунке выше, в результате действия второго закона иногда используемая энергия составляет лишь небольшую часть от общей используемой энергии. Ваш автомобильный двигатель очень неэффективен, теряя около \(74\%\) энергии в виде тепла. Новые технологии могут улучшить некоторые вещи, но пока вы сжигаете бензин, КПД автомобильного двигателя будет оставаться значительно ниже \(50\%\) из-за второго закона термодинамики. Многие другие процессы преобразования энергии более эффективны, чем процессы, в которых сжигается источник топлива. Например, большие электродвигатели и генераторы могут иметь мощность более \(90\%\) эффективны в преобразовании электрической энергии в механическую или наоборот. Второй закон по-прежнему действует, но его последствия не столь серьезны в случае электрических преобразований.

• Примеры энергосбережения: шар для боулинга, настоящие американские горки, анимация американских горок.

---

Эта страница под названием 1.1.5: Два закона об энергетике распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 3.0 и была создана, изменена и/или курирована Кайлом Форинашем и Вольфгангом Кристианом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Кайл Форинаш и Вольфганг Кристиан

   Лицензия

   СС BY-NC-SA

   Версия лицензии

   3,0

2. Теги

   1. источник@https://www. compadre.org/books/SoundBook

Законы передачи энергии

Энергия: Способность вызывать изменения.

Кинетическая энергия: Энергия может быть связана с относительным движением объектов; эта энергия называется кинетической энергией.

Тепло/тепловая энергия: Кинетическая энергия, связанная со случайным движением атомов или молекул.

Потенциальная энергия: Объект, который в настоящее время не движется, все еще может обладать энергией. Энергия, которая не является кинетической, называется потенциальной энергией. Это энергия, которой обладает вещество из-за его расположения в структуре. Бывший. Вода за чертом. Изучение превращений энергии, происходящих в совокупности материи, называется термодинамикой.

Закрытая система: Такая, как жидкость в термосе, изолирована от окружающей среды.

Открытая система: Энергия (а часто и материя) может передаваться между системой и ее окружением. Организмы представляют собой открытые системы, поскольку они поглощают энергию и выделяют в окружающую среду тепло и продукты метаболизма, такие как углекислый газ.

Первый закон термодинамики: Энергия Вселенной постоянна. Энергию можно передавать и преобразовывать, но нельзя создавать или уничтожать. Это также называется принципом сохранения энергии.

Например, химическая (потенциальная) энергия пищи будет преобразована в кинетическую энергию гепарда.

Второй закон термодинамики: Каждая передача или преобразование энергии увеличивает беспорядок (энтропию) Вселенной. Например, к окружающей среде гепарда добавляется беспорядок в виде тепла и небольших молекул, которые являются побочными продуктами метаболизма.

Энтропия: мера беспорядка или случайности. Логическим следствием потери нестабильной энергии во время передачи или преобразования энергии является то, что каждое такое событие делает вселенную более неупорядоченной. Чем более хаотично расположен набор материи, тем больше его энтропия.

·Чтобы процесс происходил сам по себе, без посторонней помощи (ввода энергии), он должен увеличивать энтропию Вселенной. Давайте сначала договоримся использовать слово самопроизвольный для процесса, который может происходить без подвода энергии. Обратите внимание: поскольку мы используем его здесь, слово «спонтанный» не означает, что такой процесс может произойти быстро. Некоторые спонтанные процессы могут быть практически мгновенными, например, взрыв, в то время как другие могут происходить гораздо медленнее, например, ржавеющая со временем старая машина. Процесс, который не может происходить сам по себе, называется несамопроизвольным; это произойдет только в том случае, если в систему будет добавлена ​​энергия. Вода течет вниз по склону самопроизвольно, но движется вверх только с затратой энергии, например, когда машина качает воду против силы тяжести. Чтобы процесс происходил самопроизвольно, он должен увеличивать энтропию Вселенной.