高考申論題
112年
[醫學工程] 生物輸送原理
第 一 題
📖 題組：
人類於高山失溫可能致死，假設某人體重是 60 kg，登山過程衣物被大雨打溼而造成體溫降低 5 度，假設體內葡萄糖氧化產生的熱量完全用來增加體溫，試計算需多少克的葡萄糖才能回到原來的體溫。假設人體的比熱（Cp）為 4.2 J K-1 g-1，每莫耳葡萄糖（C6H12O6）可產生 686 仟卡（kCal）的熱量且每卡（Cal）熱量等於 4.184 焦耳（J）。（10 分） (二)若該人攜帶的能量補充品每公克可以增加身體40仟焦耳（kJ）的熱量，試問攝取多少克的補充品能夠回到原來的體溫？（10分） (三)從較真實的生理條件下討論，葡萄糖、能量補充包或其它物質對體溫調控的功效。（12分）
人類於高山失溫可能致死，假設某人體重是 60 kg，登山過程衣物被大雨打溼而造成體溫降低 5 度，假設體內葡萄糖氧化產生的熱量完全用來增加體溫，試計算需多少克的葡萄糖才能回到原來的體溫。假設人體的比熱（Cp）為 4.2 J K-1 g-1，每莫耳葡萄糖（C6H12O6）可產生 686 仟卡（kCal）的熱量且每卡（Cal）熱量等於 4.184 焦耳（J）。（10 分） (二)若該人攜帶的能量補充品每公克可以增加身體40仟焦耳（kJ）的熱量，試問攝取多少克的補充品能夠回到原來的體溫？（10分） (三)從較真實的生理條件下討論，葡萄糖、能量補充包或其它物質對體溫調控的功效。（12分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
假設體內葡萄糖氧化產生的熱量完全用來增加體溫，試計算需多少克的葡萄糖才能回到原來的體溫。
思路引導 VIP
本題為典型的能量守恆與熱力學計算題。解題時應先利用比熱公式 (Q = m × Cp × ΔT) 算出人體升溫所需的總焦耳數，再將葡萄糖每莫耳的產熱量轉換為同單位，配合葡萄糖分子量 (180 g/mol) 即可求出所需克數。
小題 (二)
若該人攜帶的能量補充品每公克可以增加身體40仟焦耳（kJ）的熱量，試問攝取多少克的補充品能夠回到原來的體溫？（10分）
思路引導 VIP
首先利用熱力學基礎公式 Q = m × Cp × ΔT 計算出體重 60 kg 的人升溫 5 度所需的總熱量，注意質量單位的轉換（kg 轉 g）。接著，將計算得出的總熱量（需轉換為 kJ）除以能量補充品每公克所能提供的熱量，即可求得需攝取的重量。
小題 (三)
從較真實的生理條件下討論，葡萄糖、能量補充包或其它物質對體溫調控的功效。（12分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想「理想熱力學模型」與「真實生物輸送/生理代謝」的差異。切入點應包含：(1) 細胞代謝的真實能量轉換率（ATP生成與產熱比例）；(2) 低溫下血液重新分布導致的腸胃吸收延遲（質量傳輸受限）；(3) 身體與環境持續的動態熱量交換（傳導、對流、蒸發散熱）。