Energi hit och energi dit...

Vi svänger oss med näring hit och energier dit, kalorier och joule. Men så slog jag mig en fundring. Vad står en kalori för och vad det kan jämföras med i andra sammanhang?

Många vet att en kalori (cal) är den energimängd som går åt för att höja temperaturen på 1 gram vatten en grad. Att vattnet skall vara absolut rent och att temperaturen skall höjas från 14.5 till 15.5 grader Celsius ger kunskapsbonus. I näringssammanhang gäller konventionen att man med kalorier egentligen menar 1000 cal = 1 kcal. Kalorier är ett gammalt mått, men i näringssammanhang lever den kvar.

Numera anges energi i enheten Joule. Det motsvarar ungefär den energi som krävs för att lyfta 0.102 kg en meter rakt upp nära jordytan. En annan beteckning är wattsekund, 1 Joule = 1 Ws. Dessutom gäller omräkningsformeln 1 cal ≈ 4.184 J ==> 1 kcal ≈ 4.184 kJ

Antag att en person äter 8000 kJ (≈ 1912 kcal) per dygn.

Vi delar upp dygnet i tre lika långa delar, sömn, vaken i stillhet och vaken aktiv. Jag antar att energiförbrukningen vid sömn är 20% lägre än vid vaken i stillhet, samt att den är 20% större vid vaken aktiv. Dessa värden är inte nödvändigtvis korrekta, men valda för att dels vara rimliga, dels lätta att räkna med.

Under 24 timmar används 8000 kJ, vilket ger medelförbrukningen

(8000kJ/24h/3600s/h) kJ/s = 92.6 J/s = 92.6W

Om vi nu fördelar effektförbrukningen över de olika delarna av dygnet enligt mitt antagande så drar natten 74 W, den stilla dagen 90 W och den aktiva delen av dagen 111 W.

Hur mycket av denna energi går nu åt för att hålla kroppstemperaturen uppe på 37C? Ja, säkert vet jag inte, men antagligen större delen. Kroppen är en fantastisk maskin, men dess verkningsgrad (nyttigt arbete/tillförd energi) är knappast högre än bilmotorns 30%. Alltså genererar 70% eller mer av maten värme i kroppen. Den totala förlusten ökar för de som motionerar kraftigt.

Nu menar jag inte att värmeproduktionen är oviktig. Att kroppens temperatur hålls nära 37 grader är livsviktigt då kroppens kemiska reaktioner arbetar optimalt just där. Bara någon grad lägre eller 2-3 grader högre försämrar funktionen radikalt.

Några andra exempel:

• Säg att din bil använder 15 av sina hästkrafter för att hålla 90 km/h. 1 hk ≈ 736 W ==> 15 hk ≈ 11 kW. Om din och bilmotorns verkningsgrad är lika, säg 30%, så räcker den mängd bensin som motsvarar exemplets 8000kJ för att driva bilen i (0.3*8000 kWs/11 kW) ≈ 218 sekunder, 3 min och 38 sek, cirka 5,4 km.
• Beroende på vilken dator och bildskärm du har framför dig så drar den typiskt någonstans mellan en "nattförbrukning" (70 W) och fyra "aktiva dagförbrukningar" (450 W). Speldatorer knäcker lätt den övre gränsen.
  
• En ordinär villa kan dra 30 000 kWh per år = 108 000 000 kWs vilket motsvarar energin i maten för 1350 personer som äter enligt exemplet ovan. Årsförbrukningen för en villa och årsförbrukningen av matenergi för 3,7 personer ligger i samma storleksordning.

Rätta mig om jag gjort orimliga antaganden och/eller räknat fel.

Se även: MatFrisk Blogg på Passagen. Just idag krånglar den och vill inte spara något mer komplicerade inlägg. Som detta.