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人体からの 具体的な発熱量を計算する方法を ご教授お願いします。

1日 大人一人あたりの必要な摂取カロリー 2400kcal
このうち 何カロリー 発熱に使われ 何ワット 発熱されるのでしょうか?

宜しくお願いします。

教えて!goo グレード

A 回答 (3件)

結論から言うと人間の摂取カロリーに対するエネルギー効率は


25%が生物学的仕事、75%が熱となって発散します。

詳しくは下記URLを見ていただくとして
「生物のエネルギー変換」
http://www.obihiro.ac.jp/~rhythms/LifeRh/01/ALif …

簡単に説明すると
生物学的仕事は生産されたATP(アデノシン三リン酸)を消費する事によってエネルギーを得て行われます。
一番分かりやすいのは筋肉がする力学的仕事ですが、筋肉もATP(アデノシン三リン酸)がADP(アデノシン二リン酸)に分解する時のエネルギーを使っています。
「「モータータンパク質」の形と機能の関係」
http://www.kyutech.ac.jp/top/enterprise/research …

そして栄養として吸収したものは分解され、呼吸(酸素)によってATPを合成するときのエネルギーに変換されます。
このATP生産効率が約50%、ATP消費効率も約50%なので生命活動のエネルギー効率は25%です。

上記URL「生物のエネルギー変換」に載っている例だと2000キロカロリーはグルコース約3モル(540g)として、
グルコース(540g)+酸素(576g)
→ 生物学的仕事(500キロカロリー)+炭酸ガス(792g)+水(324g)+熱(1500キロカロリー)
となっています。

2400キロカロリーであれば、これを元に
600キロカロリーの仕事と1800キロカロリーの熱になります。

なお生物学的仕事の中には力学的仕事、電気的仕事、生合成仕事、異化代謝があります。


ちなみに消化吸収した栄養素の内、体を作る構築素材になる分については、上記URL「生物のエネルギー変換」の「生物体の現状維持と生物学的仕事 」にあるように分解・再利用されますので、無視してもよいと思います。
それについてはこちらの「タンパク質の合成と分解」にもあります。
http://www.rinshoken.or.jp/BM/ippan.html
(但し成長期や体重増量中でなければです。もし体重が増加していればその分の脂肪やタンパク質はエネルギーとして消費されていませんし摂取した栄養から作られますから、マイナスして計算しないといけませんけどね)
髪の毛が伸びる分や剥がれ落ちる皮膚などは1日当たりで言えば微量なので無視します。

排泄される尿や便(ウンチ)で奪われる熱は(ホカホカの熱のほうね^^)元々体内で作られた熱エネルギーですから、別で考える必要はありません。
ウンチを乾燥して燃やせば燃えますし、発酵させればメタンガスなどを発生しますから「ウンチ自体」のカロリーは確かにあります。しかしこれは排泄されるカロリーとして考える必要はないでしょう。
エネルギー換算係数(たんぱく質4kcal/g、脂質9cal/g、炭水化物4kcal/g)は、そのものが持っている熱量ではなく、人間が消化吸収できるエネルギーとしてすでに排泄される分も計算に入ってますので。下記URLを見ると
「食品の熱量(エネルギー)について ~ エネルギー換算係数の話 ~」
http://www.jfrl.or.jp/modules/news/download.php? …
『ヒトによる消化吸収率等の実験結果から各食品群のたんぱく質,脂質及び炭水化物の平均的な利用率を求めてエネルギー換算係数を定めます。』となっています。
なので「第3群の食物繊維素材」(セルロースなど)は燃やせば燃えますし熱量を持ってますが、人間にとっては0カロリーと考えます。
しかし牛は体内に巨大な発酵タンクとバクテリアを持っており、草原に生えてるイネ科の草(セルロース)を分解・消化吸収して利用できますから牛にとっては高カロリー食品と言えます。


ワット換算にするなら
1カロリー[cal] = 約4.19ジュール[J]
1ワット[W] = 1J/s なので、1kW・hは約860kcal
で計算してみてください。
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うんちやおしっこでの熱ロスを無視し、動きの大小を無視すれば平均発熱量は単に入力エネルギが熱エネルギに変わるだけなので、単位換算するだけです。


2400000*4.19/24/3600=116.4W
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今のあなたの体温が36.5度だとします。24時間たっても36.0~37.0の間にあるでしょう。たとえば、これを36.5度だとします。

つまり、あなたが24時間に放出した熱量がわかれば、1日の発熱量がわかります。
しかし、外気温、体に触れる物質の熱伝導、汗による熱の発散、空気の対流・・・


必要な摂取カロリー 2400kcal
しかし、このカロリーの一部は、髪の毛の成長、皮膚(垢)、フン、汗、涙、つまり体液や体の成長に使われます。


どういった意図で
「人体からの 具体的な発熱量を計算する方法を ご教授お願いします。」
こう思ったのかは知りませんが、こういったものは計算ではなく実験で大体の値を求めるものであり、「具体的な発熱量を計算する方法」なんて大学教授レベル以上の知識と膨大な計算が必要です。

私はわかりません。
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