- Кинетическая и потенциальная энергия
- В чем измеряется энергия
- Связь между силой и энергией
- Мощность и энергия
- Калории и джоули
- От джоуля к киловатту
- Понятие джоуля
- Перевод джоулей в киловатт-часы
- Изменение размерности единиц мощности
- Производство энергии
- Энергия, получаемая при сгорании ископаемого топлива
- Атомная энергия
- Возобновляемая энергия
- Энергия солнца
- Энергия ветра
- Энергия океана
- Биотопливо
- Геотермальная энергетика
- Гидроэнергетика
- Примеры расчета
- Пример 1
- Пример 2
- Пример 3
- Энергия в диетологии и спорте
- Калории в диетологии
- Калории в спорте
- Энергия и борьба с лишним весом
- Энергетические напитки
- Гигакалории или киловатты
- Таблица перевода из Джоулей в Киловатты*час
- Таблица перевода из Киловатт*час в Джоули
Кинетическая и потенциальная энергия
Кинетическая энергия тела массой m
движущийся со скоростью
в
равна работе, совершаемой силой для придания скорости телу
в
. Здесь работа определяется как мера действия силы, которая перемещает тело на расстояние
пп
. Другими словами, это энергия движущегося тела. Если тело находится в состоянии покоя, энергия такого тела называется потенциальной энергией. Это энергия, необходимая для поддержания тела в таком состоянии.
Например, когда теннисный мяч ударяется о ракетку в полете, он на мгновение останавливается. Это происходит потому, что силы отталкивания и гравитации заставляют мяч замерзать в воздухе. В этот момент у мяча есть потенциал, но нет кинетической энергии. Наоборот, когда мяч отскакивает от ракетки и улетает, он обладает кинетической энергией. Движущееся тело обладает как потенциальной, так и кинетической энергией, причем один вид энергии превращается в другой. Например, если камень подбросить вверх, он начнет замедляться во время полета.
По мере развития этого замедления кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию. Это преобразование происходит до тех пор, пока не иссякнет запас кинетической энергии. В этот момент камень остановится и потенциальная энергия достигнет максимального значения. После этого он начнет падать вниз с ускорением, а преобразование энергии будет происходить в обратном порядке. Кинетическая энергия достигнет своего максимума, когда камень столкнется с землей.
Закон сохранения энергии гласит, что полная энергия в замкнутой системе сохраняется. Энергия камня в предыдущем примере меняется от одной формы к другой, и поэтому, хотя количество потенциальной и кинетической энергии меняется при полете и падении, общая сумма этих двух энергий остается постоянной.
В чем измеряется энергия
В переводе с греческого языка энергия – это деятельность, сила, действие. Это скалярная величина, измеряющая все виды движения и взаимосвязи материи. Энергия обозначается буквой Е. Единицами измерения этой величины являются: в системе СИ — джоуль (Дж), в системе СГС — эрг.
Учет электрической энергии, потребляемой электроприборами, производится счетчиками. Они обеспечивают числовые показания потребляемой мощности (кВт) на кВтч.
Связь между силой и энергией
Установлена связь между консервативной силой, вызывающей потенциальную энергию всех взаимодействующих тел, и этой энергией.
К вашему сведению. Консервативные силы — это силы, которые работают, чтобы сдвинуть точку. При этом работа определяется крайними положениями этой точки: начальным и конечным.
К консервативным силам относятся следующие силы:
- сила тяжести;
- эластичность;
- кулоновские силы.
Если замкнуть путь в точку под действием консервативных сил, то он будет равен нулю.
Отследить связь можно по следующему алгоритму:
- Когда тело в какой-либо точке пространства подвергается действию консервативной силы, это означает, что оно находится в потенциальном поле.
- Изменение положения тела внутри поля вызывает изменение потенциальной энергии, где действует консервативная сила.
Эта работа может быть выражена в математических операциях. Например, тело двигалось в случайном направлении r и отклонялось от начального положения на очень малое расстояние dr, поэтому dA = F*dr*cosα = Fr, dr, где F = F* cosα — проекция сила в направлении r.
Имеет место равенство: dA = — dEp, где Ep — потенциальная энергия. Итак, поставив знак равенства между двумя выражениями, получается:
Fr *dr = – dEp, откуда выражается Fr = – dEp/dr.
Отношение dEp/dr — это величина, показывающая скорость изменения потенциальной энергии в заданном направлении, она является производной от Ep по направлению r.
Обратите внимание на следующее! Знак минус означает уменьшение потенциальной энергии в направлении др. символ частной производной указывает на то, что дифференцирование потенциальной энергии Ер(х, у, z) происходит только по аргументу х при неизменных двух других
Мощность и энергия
Мощность P — это работа, совершаемая в единицу времени. Единицей мощности является ватт (Вт). Чтобы узнать, сколько ватт в 1 кВт, вспомним, что «килограмм» равен 103. Следовательно, 1 кВт = 103 Вт, а 10 кВт = 104 Вт.
Обычно мощность электрических потребителей измеряется в киловаттах. Применительно к технике существует еще измерение мощности в лошадиных силах (л.с.). Такая мощность равна 736 Вт.
Способность определенного тела или всей системы совершать работу характеризуется их энергией. В своей концепции энергия объединяет все явления в природе. Различные типы движения характеризуются различными видами энергии.
Совет. Механическая энергия, связанная с движением тела, называется кинетической, связанная с взаимным положением тела (частей тела) системы — потенциальной.
Читайте также: Подготовка школьников к ЕГЭ и ОГЭ
Калории и джоули
Прежде чем разобраться, как перевести (перевести) калории в джоули и наоборот, нужно знать, что означают эти два понятия.
Джоуль – это единица измерения работы, энергии или тепла. В международной системе СИ джоуль обозначается J (Дж). Работа, совершаемая силой в один ньютон (1 Н) для перемещения точки в направлении действия силы на один метр (1 м), равна одному джоулю (1 Дж).
Калория – величина, отдельно не отражаемая в системах измерения, служит для определения количества теплоты. Чтобы нагреть 1 г воды с 1 С0, необходимо затратить энергию, равную 1 калории (кал). При этом 1 кал = 4,1868 Дж.
Чтобы выразить калории в джоулях и обратно, можно воспользоваться электронным калькулятором.
Интерфейс программы позволяет вводить значения необходимых величин (используя сокращения для нескольких значений). Когда под рукой нет интернета, легко сделать перевод, составив пропорцию. Например, нужно узнать, сколько килокалорий в 100 кДж. Для этого пропорция составляет:
- 1 ккал = 4,1868 кДж;
- Х = 100 кДж.
Решая пропорцию, получают выражение Х = 100 * 1 / 4,1868 = 23,9 ккал. Ответ: 23,9 ккал в 100 кДж.
От джоуля к киловатту
Поскольку 1 кВт равен одной тысяче ватт, соотношение между этими двумя величинами системы оценивается, первоначально исходя из одного ватта.
Понятие джоуля
Сколько ватт в киловатте
Применительно к электрической цепи 1 Дж равен работе, совершаемой силами электрического поля за 1 секунду (с), поддерживающей ток 1 ампер (А) при напряжении 1 вольт (В). Другими словами, 1 кДж = 1 кВтч.
Перевод джоулей в киловатт-часы
Чтобы перевести известное количество джоулей в киловатт-часы, это делается путем преобразования механической и электрической энергии вперед и назад. Это необходимо при выполнении расчетов производительности электрических машин: двигателей и генераторов.
Важно! Для расчетов используется известное соотношение 1 МДж = 0,277(7) кВтч, из которого следует, что 1 кВтч = 3,6 МДж. Мега это 1*106.
Например, вам нужно перевести 15 МДж в кВтч. Для этого умножьте 15 на 0,277:
15*0,277 = 4,15 кВтч.
Если необходимо определить, сколько джоулей в 15 кВтч, рассчитывают следующим образом:
15 * 3,6 = 54 МДж = 54000 кДж = 54 * 106 Дж.
Правомерность таких расчетов основана на том, что осуществление перехода на другую систему измерений производится с учетом времени. Час, переведенный в минуты, равен 60 минутам. Минута же состоит из 60 секунд, а в одном часе их 3600. В киловатте содержится 1000 ватт. Умножение количества ватт на количество секунд дает величину одного джоуля — 3,6 миллиона (МДж). Учет энергопотребления в киловаттах для расчетов по счетам упростил оценку показаний счетчиков.
Сил-о-Метр
Изменение размерности единиц мощности
Вы можете часто сталкиваться с вопросами, связанными с размерностью единиц P. Наиболее распространенные вопросы:
- киловатт что это такое;
- сколько кВтч в кВт;
- сколько 1 кВт равен ватту;
- сколько стоит 1 кВт или ватт;
- сколько ватт в 1кВт;
- сколько киловатт в киловатт час.
Несмотря на все варианты буквенных сокращений, все просто. Килограмм — это тысяча, поэтому 1 кВт соответствует 1000 Вт (Вт). Это касается и вольт — 1 киловольт (кВ) равен 1000 вольт. Одна тысяча киловатт равна 1 мегаватту (МВт). Разнообразие единиц помогает четко определить цифры значений мощности Р.
Используя эти данные, удобно планировать семейный бюджет. Умножив ток, потребляемый устройством, на время его работы, можно оценить его суточное потребление. Произведение дневной нагрузки на количество календарных дней в месяце позволяет точно оценить энергопотребление всего дома.
Таблица разнообразия силовых агрегатов
Производство энергии
Люди давно научились использовать энергию для решения трудоемких задач с помощью техники. Потенциальная и кинетическая энергия используются для выполнения работы, например, для перемещения объектов. Например, энергия потока речной воды издавна использовалась для производства муки на водяных мельницах. Чем больше люди используют технологии, такие как автомобили и компьютеры, в своей повседневной жизни, тем больше потребность в энергии. Сегодня большая часть энергии производится из невозобновляемых источников.
То есть энергия получается из топлива, добытого из недр земли, и быстро используется, но не возобновляется с такой же скоростью. Такими видами топлива являются, например, уголь, нефть и уран, которые используются на атомных электростанциях. В последние годы правительства многих стран, а также многие международные организации, такие как ООН, считают своим приоритетом изучение возможностей получения возобновляемой энергии из неисчерпаемых источников с использованием новых технологий. Многие научные исследования направлены на получение этих видов энергии по минимально возможной цене. В настоящее время для получения возобновляемой энергии используются такие источники, как солнце, ветер и волны.
Энергия для бытового и промышленного использования обычно преобразуется в электричество с помощью аккумуляторов и генераторов. Первые в истории электростанции вырабатывали электроэнергию, сжигая уголь или используя энергию рек для воды. Позже они научились использовать нефть, газ, солнце и ветер для получения энергии. Некоторые крупные компании содержат свои электростанции на территории, но большая часть энергии производится не там, где она должна использоваться, а на электростанциях.
Поэтому основной задачей энергетиков является преобразование произведенной энергии в форму, позволяющую легко доставить энергию потребителю. Это особенно важно при использовании дорогих или опасных технологий производства энергии, требующих постоянного контроля со стороны специалистов, таких как гидроэнергетика и атомная энергетика. Поэтому электроэнергия была выбрана для бытового и промышленного использования, так как ее легко передавать с малыми потерями на большие расстояния по линиям электропередач.
Мачты линий электропередач возле гидроэлектростанции сэра Адама Бека. Ниагарский водопад, Онтарио, Канада.
Электричество преобразуется из механической, тепловой и других видов энергии. Для этого вода, пар, нагретый газ или воздух приводят в движение турбины, которые вращают генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую. Пар производится путем нагревания воды с помощью тепла, выделяемого в результате ядерных реакций или сжигания ископаемого топлива.
Ископаемое топливо добывается из недр земли. Это газ, нефть, уголь и другие горючие материалы, образующиеся под землей. Поскольку их количество ограничено, они классифицируются как невозобновляемые виды топлива. К возобновляемым источникам энергии относятся солнце, ветер, биомасса, энергия океана и геотермальная энергия.
В отдаленных районах, где нет линий электропередач или где электричество регулярно отключается из-за экономических или политических проблем, используются портативные генераторы и солнечные батареи. Генераторы на ископаемом топливе особенно распространены как в домашних хозяйствах, так и в организациях, где электричество абсолютно необходимо, например, в больницах. Как правило, генераторы работают на поршневых двигателях, где энергия топлива преобразуется в механическую энергию. Также популярны источники бесперебойного питания с мощными батареями, которые заряжаются при подаче электроэнергии и обеспечивают энергией в случае отключения электричества.
Энергия, получаемая при сгорании ископаемого топлива
Ископаемое топливо образуется в земной коре при высоком давлении и температуре из органического материала, т.е остатков растений и животных. В основном такое топливо содержит большое количество углерода. Когда он горит, он выделяет энергию в дополнение к углекислому газу (CO₂), одному из парниковых газов. В настоящее время ископаемое топливо является наиболее важным источником энергии. Но выделяющиеся при использовании парниковые газы представляют серьезную угрозу для окружающей среды и усугубляют глобальное потепление. Использование этого топлива также приводит к его быстрому расходованию, и человечество может остаться без топлива, если будет зависеть исключительно от ископаемого сырья.
Атомная энергия
Атомная энергетика является одним из альтернативных видов энергии. Он высвобождается во время контролируемой реакции ядерного деления, когда ядро атома расщепляется на более мелкие части. Энергия, выделяющаяся при этой реакции, нагревает воду и превращает ее в пар, приводящий в движение турбины.
Атомная энергия небезопасна. Наиболее известные аварии последних лет произошли на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) в Украине, на АЭС «Три-Майл-Айленд» в США и на АЭС «Фукусима-1» в Японии. После трагедии на Фукусиме многие страны стали пересматривать свою внутреннюю ядерную политику, а некоторые, например Германия, решили от нее отказаться. В настоящее время в Германии разрабатывается программа перехода на другие виды энергоснабжения и безопасного закрытия действующих электростанций.
Помимо аварий существует проблема хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Часть ОЯТ используется для изготовления оружия, в медицине и других отраслях промышленности. Однако большая часть радиоактивных отходов не может быть использована, в связи с чем необходимо обеспечить безопасное захоронение. Каждая страна, имеющая атомные электростанции, хранит эти отходы по-своему, и многие страны приняли законы, запрещающие ввоз в страну. Радиоактивные отходы обрабатывают так, чтобы они не попадали в окружающую среду, не разрушались и их было удобно хранить, например, делая более компактными.
Затем их отправляют на захоронение на длительное хранение на дно морей и океанов, в геологические сооружения или в бассейны и специальные контейнеры. К проблемам, связанным с хранением, относятся высокие затраты на переработку и захоронение, утечка радиоактивных элементов в окружающую среду, нехватка места для хранения, возможность террористических атак на места захоронения радиоактивных отходов.
Гораздо более безопасной альтернативой является производство ядерной энергии с помощью термоядерной реакции. Во время этой реакции несколько ядер сталкиваются с большой скоростью и образуют новый атом. Это связано с тем, что силы, отталкивающие ядра друг от друга, на малом расстоянии слабее сил, притягивающих их. Во время реакции синтеза также образуются радиоактивные отходы, но они перестают быть радиоактивными примерно через сто лет, а отходы реакции деления не распадаются в течение нескольких тысяч лет.
Топливо, необходимое для термоядерных реакций, дешевле, чем для реакций деления. Энергозатраты на термоядерные реакции в настоящее время не оправдывают их использование в энергетике, но исследователи надеются, что в ближайшем будущем это изменится и атомные электростанции по всему миру смогут таким образом получать ядерную энергию.
Возобновляемая энергия
Другими альтернативными видами энергии являются солнечная, морская и ветровая энергия. Технологии производства такой энергии еще не развиты до такой степени, чтобы человечество могло отказаться от использования ископаемого топлива. Но благодаря государственным субсидиям и тому, что они не наносят большого ущерба окружающей среде, эти виды энергии становятся все более популярными.
Энергия солнца
Эксперименты с использованием солнечной энергии начались еще в 1873 году, но эти технологии не получили широкого распространения до недавнего времени. Сейчас солнечная энергетика стремительно развивается, во многом благодаря государственным и международным субсидиям. Первые центры солнечной энергии появились в 1980-х годах. Солнечная энергия чаще собирается и преобразуется в электричество с помощью солнечных батарей. Иногда используются тепловые двигатели, в которых вода нагревается солнечным теплом. В результате образуется водяной пар, приводящий в действие турбогенератор.
Энергия ветра
Человечество использует энергию ветра на протяжении многих веков. Впервые ветер начали использовать в навигации около 7000 лет назад. Ветряные мельницы используются уже несколько сотен лет, а первые ветряные турбины и ветрогенераторы появились в 1970-х годах.
Энергия океана
Энергия приливов использовалась еще со времен Древнего Рима, но энергия волн и океанских течений стала использоваться людьми совсем недавно. В настоящее время большинство приливных и волновых электростанций только разрабатываются и испытываются. Основные проблемы связаны с высокой стоимостью строительства таких станций и недостатками существующих технологий. Волновые электростанции сейчас работают в Португалии, Великобритании, Австралии и США, но многие из них все еще находятся в опытной эксплуатации. Ученые считают, что в будущем энергия океана станет одним из основных направлений «зеленой энергетики».
Биотопливо
При сжигании биотоплива высвобождается энергия, которую растения переработали из солнечной энергии посредством фотосинтеза. Биотопливо широко используется как в бытовых целях, таких как отопление дома и приготовление пищи, так и в качестве топлива для транспорта. Из растительных и животных жиров производят разновидности биотоплива — этиловый спирт и масла. Биодизель используется в автомобилях либо в чистом виде, либо в смеси с другими видами дизельного топлива.
Геотермальная энергетика
Энергия ядра Земли хранится в виде тепла. Земная кора была нагрета до очень высокой температуры с тех пор, как она сформировалась, и до сих пор имеет высокую температуру. Радиоактивный процесс распада полезных ископаемых в недрах земли также выделяет тепло. До недавнего времени доступ к этой энергии был возможен только на стыках между слоями Земли, в местах образования горячих источников. Недавно в других географических районах также были разработаны геотермальные скважины, чтобы начать использовать эту энергию для производства электроэнергии. В настоящее время стоимость энергии, получаемой из таких скважин, очень высока, поэтому геотермальная энергия используется не так активно, как другие виды энергии.
Гидроэнергетика
Гидроэнергетика – еще одна альтернатива ископаемому топливу. Гидроэнергетика считается «чистой», поскольку ее производство менее вредно для окружающей среды по сравнению со сжиганием ископаемого топлива. Особенно при производстве гидроэлектроэнергии выбросы парниковых газов незначительны.
Гидроэнергетика вырабатывается потоком воды. Человечество много веков использовало этот вид энергии, и его производство остается популярным благодаря дешевизне и доступности. Гидроэлектростанции (ГЭС) собирают и преобразуют кинетическую энергию речного стока и потенциальную энергию воды в водохранилищах с помощью плотин. Эта энергия приводит в действие гидротурбины, которые преобразуют ее в электричество. Плотины спроектированы так, чтобы использовать разницу высот между водохранилищем, из которого течет вода, и рекой, в которую течет вода.
Несмотря на преимущества гидроэнергетики, существует ряд связанных с ней проблем, таких как ущерб экосистеме при строительстве плотин. Такое строительство нарушает экосистемы, а живые организмы отрезаются от жизненной среды экосистемы. Например, рыба не может плыть вверх по течению на нерест и не всегда приспосабливается к новым условиям. Общественность не всегда может контролировать работу энергетических компаний, поэтому в результате строительства новых ГЭС может возникнуть гуманитарный кризис.
Примером такого кризиса является выселение жителей в результате строительства ГЭС «Три ущелья» в Китае. Во время строительства этой ГЭС китайское правительство выселило более 1,2 миллиона жителей и затопило большую территорию, включая поля, промышленные зоны, города и поселки. Бытовые и промышленные отходы были смыты и засорили новый водоем, отравив растения и рыбу. Из-за огромного количества воды в водохранилище в регионе возросла сейсмическая активность. В 2011 году китайское правительство признало эту и ряд других проблем.
Примеры расчета
Вот мы и подошли к самому главному. Как преобразовать одно значение в другое, используя приведенные выше коэффициенты? Все не так сложно. Давайте рассмотрим это на примерах.
Пример 1
Тепловая мощность котла 30 кВт. Какова его эквивалентная мощность, выраженная в Гкал/ч?
Решение. Так как 1 кВт = 0,00085984523 Гкал/ч, то 30 кВт = 30 * 0,00085984523 Гкал/ч = 0,0257953569 Гкал/ч.
Пример 2
Подсчитано, что для охлаждения офиса требуется кондиционер мощностью не менее 2,5 кВт. Для покупки был выбран кондиционер мощностью 8000 БТЕ/ч. Достаточно ли кондиционера для охлаждения офиса?
Решение. Так как 1 БТЕ/ч=0,2931 Вт, то 8000 БТЕ/ч=2344,8 Вт=2,3448 кВт. Это значение меньше расчетного значения 2,5 кВт, поэтому выбранный кондиционер не подходит для установки.
Пример 3
В месяц теплоснабжающая организация отпустила 0,9 Гкал тепла. Какой мощности надо установить радиатор, чтобы он давал одинаковое количество тепла в месяц?
Решение. Предположим, что тепло в дом подавалось равномерно в течение месяца (30 дней), поэтому теплоотдачу, обеспечиваемую маяком, можно найти, разделив все количество тепла на количество часов в месяце: P = 0,9 Гкал/ (30 * 24 ч) = 0,00125 Гкал/ч Эта мощность в пересчете на киловатты будет равна Р = 1163 кВт * 0,00125 = 1,45375 кВт.
Энергия в диетологии и спорте
Калории в диетологии
Эти количества сахара, яблока, банана и салями содержат одну пищевую калорию
Энергия в спорте и питании обычно измеряется в килоджоулях или пищевых калориях. Такая калория равна 4,2 килоджоуля, одной килокалории или одной тысяче калорий, используемых в физике. По определению, пищевая калория – это количество энергии, необходимое для нагрева одного килограмма воды на один кельвин. В диете пищевые калории обычно называют калориями, и это то, что мы сделаем позже в этой статье. Иногда это сбивает с толку, но обычно читатель может понять из контекста, о каких единицах идет речь.
Большинство продуктов содержат калории. Так, например, в одном грамме жира — 9 калорий, в одном грамме углеводов и белков — по 4 калории, а в алкоголе — 7 калорий на грамм. Некоторые другие вещества также содержат калории. Эта энергия высвобождается во время метаболизма и используется организмом для поддержания жизни.
Люди, пытающиеся похудеть, часто подсчитывают калории, которые они съедают во время еды, и вычитают калории, потраченные во время упражнений, из общей суммы. Это делается для того, чтобы сравнить количество калорий, не использованных при выполнении упражнений, с ежедневными энергетическими потребностями организма в расслабленном состоянии. Как правило, чтобы похудеть, количество оставшихся калорий должно быть меньше, чем необходимо организму для поддержания тела в спокойном состоянии. В то же время врачи и диетологи считают опасным потребление менее 1000 калорий в день. Энергетическая потребность организма в состоянии покоя может быть рассчитана по формуле, учитывающей возраст, рост и вес человека.
Эта формула предназначена для среднего человека, но каждый организм хранит и использует энергию по-своему, в зависимости от своих потребностей. Поэтому не всегда удается похудеть, даже потребляя меньше калорий, чем требует организм по этой формуле. Организм часто приспосабливается к недостатку калорий за счет замедления обмена веществ. В результате потребность в энергии падает, а расчеты суточной потребности человека в энергии по формуле приводят к ошибочным результатам. Несмотря на это, многие специалисты по питанию рекомендуют тем, кто хочет похудеть, вести ежедневный учет потребляемых калорий.
Калории
— важное понятие в питании, помогающее определить, насколько энергетически полезна эта пища для организма. Калорийность рассчитывается путем определения количества калорий в одном грамме продукта. Низкокалорийные продукты обычно содержат много воды. Она наполняет желудок, и у человека возникает чувство сытости. В результате он использует меньше калорий, чем другие продукты. Например, 100-граммовая плитка шоколада содержит 504 калории. Для сравнения, на такую плитку шоколада уйдет чуть меньше полстакана. Полторы чашки или 320 граммов нежирного вареного мяса индейки без кожи содержат примерно такое же количество калорий. Столько же калорий содержится в 6,3 килограмма огурцов, то есть в 25 стаканах.
Тот же пример с уменьшенными порциями выглядит так: в одной шоколадной конфете, одной столовой ложке индейки и шести стаканах огурцов около 50 калорий. После такой порции огурцов есть вряд ли захочется, а после шоколадной конфеты многие потянутся за второй и третьей. Высококалорийные продукты обычно представляют собой нездоровую жирную и сладкую пищу, которой следует избегать. Людям на диете очень полезно знать калорийность различных продуктов, но не забывайте, что при составлении меню необходимо учитывать не только калорийность, но и общую полезность каждого продукта. Для достижения максимальных результатов и укрепления здоровья питание должно быть сбалансированным.
Пищевая ценность
еще одна полезная концепция в диете. Это соотношение между питательными веществами и питательными веществами, необходимыми организму, такими как витамины, клетчатка, антиоксиданты и минералы, и энергетической ценностью пищи. Так продукты с высокой пищевой ценностью содержат большое количество питательных веществ на каждую калорию продукта. И наоборот, есть продукты с «пустыми калориями», то есть с очень небольшим количеством питательных веществ и низкой питательной ценностью. Алкоголь, сладости, чипсы – вот некоторые примеры такой еды. Их лучше исключить из рациона или хотя бы ограничить, поскольку они не обеспечивают организм достаточным количеством необходимых для жизнедеятельности питательных веществ.
Калории в спорте
Энергия необходима людям и животным для поддержания основного обмена веществ, т е обмена веществ в организме в состоянии покоя. Это энергия, поддерживающая работу мозга, тканей и других органов. Энергия также необходима для ежедневной физической активности и упражнений. При уменьшении жира и увеличении мышечной массы ускоряется основной обмен, возрастает потребность в энергии. Поэтому любая программа по оздоровлению организма и похудению должна быть основана не только на снижении жира, но и на увеличении мышечной массы. Для этого важно не только правильно питаться, но и заниматься спортом, особенно упражнениями, помогающими развивать мышцы.
Количество энергии, используемой при выполнении упражнений, зависит от того, были ли они аэробными или анаэробными. Во время аэробных упражнений кислород расщепляет глюкозу, при этом высвобождается энергия. Во время анаэробных упражнений для этого процесса не используется кислород; вместо этого энергия вырабатывается в результате реакции между креатинфосфатом и глюкозой. Анаэробные упражнения способствуют росту мышц, они кратковременны и интенсивны. Примерами таких видов спорта являются бег на короткие дистанции и тяжелая атлетика.
Они не могут продолжаться долго из-за того, что в процессе получения энергии вырабатывается молочная кислота. Его избыток в крови вызывает боль, и если человек, несмотря на это, продолжает упражнение, он может потерять сознание. Аэробные упражнения, наоборот, могут продолжаться долго, так как они менее интенсивны, и самое главное в них — выносливость. К таким упражнениям относятся бег на длинные дистанции, плавание и аэробика. С их помощью развивается выносливость мышц сердца и дыхательных путей, а также сжигается жир и улучшается кровообращение.
Энергия и борьба с лишним весом
Хотя недостаток энергии по отношению к расходу обычно приводит к снижению веса, это не всегда так, и часто после первого похудения человек перестает худеть, а то и прибавляет в весе, несмотря на строгое соблюдение диеты. Это связано с адаптацией организма к недостатку калорий, например в результате снижения обмена веществ. В таких случаях рекомендуется изменить режим тренировок и меню, например, временно сменить вид спорта и попытаться изменить дневное потребление калорий. Например, каждый день вы можете потреблять больше или меньше калорий, чем установленное суточное потребление, или вы можете ввести недельное потребление калорий вместо дневного потребления.
Очень важно помнить, что организму нужна мышечная масса для поддержания быстрого и здорового обмена веществ. Поэтому здоровое питание нужно сочетать с упражнениями, направленными на развитие мышц. Жир весит меньше, чем мышцы, поэтому, когда диета и физические упражнения увеличивают мышечную массу и уменьшают жировую массу, общий вес увеличивается, несмотря на то, что тело становится здоровее. Поэтому при оздоровлении организма неправильно следовать только похудению. Конечная цель состоит в том, чтобы лучше установить сжигание жира и развитие мышц.
Это относится как к мужчинам, так и к женщинам. Помимо взвешивания, вы можете измерить процент жира в организме или посмотреть на изменения в талии, бедрах и других частях тела, где тело откладывает жир. Диетологи и тренеры рекомендуют снизить процент жира до 14-24% для женщин и 6-17% для мужчин.
Другой вариант диеты заключается в постепенном увеличении или уменьшении количества калорий в пище с течением времени. После этого всегда нужно возвращаться к установленной норме. Диетологи также рекомендуют разнообразить количество пищи во время каждого приема пищи, а также основной вид пищи. Например, вы можете попробовать съесть немного богатой углеводами пищи на обед в первый день, а затем съесть много овощей и белков на следующий день. Главное, чтобы организм не привыкал к одному и тому же виду пищи и количеству калорий при каждом приеме пищи, и не мог приспособиться к нехватке энергии за счет замедления обмена веществ.
Многие диеты и упражнения направлены на ускорение метаболизма, потому что это позволяет организму использовать энергию, а не откладывать ее в виде жира. Поэтому при составлении плана питания и упражнений необходимо иметь в виду эту проблему адаптации организма. Также важно заниматься анаэробными тренировками для увеличения мышечной массы. Избежать адаптации поможет и система различных упражнений, к которым организм не может полностью привыкнуть.
Энергетические напитки
Рекламодатели часто используют слово «энергия» в рекламных целях. Так, например, рекламируются энергетические напитки, повышающие работоспособность и мощность. Обычно они содержат психостимуляторы, такие как кофеин, много сахара, а иногда и витамины и растительные экстракты. Психостимуляторы используются для того, чтобы организм вырабатывал максимум энергии за короткое время. Это увеличивает кровоток, кровяное давление, пульс и температуру. В мозг поступает больше кислорода, увеличивается чувство бодрости, сил и энергии. Энергетические напитки, несмотря на название, не следует употреблять во время тренировки, так как они нарушают электролитный баланс в организме.
Высокое содержание психостимуляторов повышает силу на короткий период, но вскоре после этого наступает спад и «ломка», напоминающая период отказа от сахара, кофеина и алкоголя. Многие люди испытывают другие побочные эффекты, включая тошноту, рвоту, головные боли, высокое кровяное давление и бессонницу. Врачи рекомендуют воздержаться от употребления энергетических напитков. Использование природной энергии организма и своевременный отдых гораздо полезнее для организма, чем прием психостимуляторов.
Гигакалории или киловатты
Наконец, давайте выясним, в чем разница между этими единицами измерения. Предположим, у нас есть нагревательное устройство, например чайник. Возьмем 1 литр холодной водопроводной воды (температура t1=15°С) и вскипятим ее (нагреем до температуры t2=100°С). Электрическая мощность чайника P=1,5 кВт. Какое количество теплоты поглотит вода? Для этого воспользуемся известной формулой, учитывая, что масса 1 л воды равна m=1 кг: Q=4183 Дж/(кг*°С)*1 кг*(100°С -15) °С)= 355555 Дж = 84922,8528 кал≈85 ккал.
Сколько времени закипает чайник? Пусть вся энергия электрического тока идет на нагрев воды. Затем находим неизвестное время с помощью энергетического баланса: «Энергия, потребляемая котлом, равна энергии, поглощаемой водой (без учета потерь)». Энергия, потребляемая котлом за время τ, равна P*τ. Энергия, поглощаемая водой, равна Q. Тогда, исходя из баланса, получаем P*τ=Q. Отсюда время нагрева котла составит: τ=Q/P=355555 Дж/1500 Вт≈237 с≈4 мин. Количество теплоты, переданное котлом воде в единицу времени, является его тепловой мощностью. В нашем случае это будет Q/τ=84922,8528 кал/237 с≈358 кал/с=0,0012888 Гкал/ч.
Таким образом, кВт и Гкал/ч — это единицы мощности, а Гкал и МДж — единицы тепла и энергии. Как такие расчеты можно использовать на практике? Если мы получаем квитанцию об оплате отопления, мы платим за тепло, которое поставляет нам по трубам снабжающая организация. Это тепло учитывается в гигакалориях, т.е в количестве потребленного нами тепла за расчетный период. Следует ли перевести эту единицу в джоули? Конечно нет, потому что мы платим только за определенное количество гигакалорий.
Однако часто возникает необходимость выбора определенных отопительных приборов для дома или квартиры, таких как кондиционер, радиатор, бойлер или газовый котел. В связи с этим необходимо заранее знать, какой тепловой эффект требуется для обогрева помещения. Как только вы узнаете эту мощность, вы сможете выбрать правильное устройство. Может указываться как в кВт, так и в Гкал/ч, а также в единицах БТЕ/ч (British Thermal Unit — британская термальная единица, h — час). Следующее примечание поможет вам преобразовать кВт в Гкал/ч, кВт в БТЕ/ч, Гкал в кВтч и БТЕ в кВтч.
Таблица перевода из Джоулей в Киловатты*час
10 000 000 | 5*107 | 10*107 | 2,5*108 | 5*108 | 10*108 | 2,5*109 | 5*109 |
2778 | 13 889 | 27 778 | 69 444 | 138 889 | 277 778 | 694 444 | 1 388 889 |
Таблица перевода из Киловатт*час в Джоули
1 | 5 | 10 | 25 | 50 | 100 | 250 | 500 |
3 600 000 | 1,8*107 | 3,6*107 | 9*107 | 1,8*108 | 3,6*108 | 9*108 | 1,8*109 |
|