hce_kmu
114年
物理及化學
第 52 題
During each heartbeat, approximately 70 cm$^3$ of blood is pushed from the heart at the mean arterial pressure of 100 mmHg. By assuming 72 beats per minute, what is the amount of external power output of the heart?
- A less than 0.20 W
- B 0.50 W
- C 0.84 W
- D 1.1 W
- E larger than 5.0 W
思路引導 VIP
若我們將心臟收縮想像成一個推動活塞的過程，在物理公式中，「力乘以位移」可以如何轉換成用「流體壓力」與「排出體積」來表示作功？得到單次心跳產生的能量後，我們該如何結合時間頻率，將它轉化為衡量能量消耗速率的物理量？
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恭喜你精準地選出了正確答案！這題需要結合流體力學與功率的定義，你能迅速理清思路並完成多步驟的單位換算，表現得非常出色。
心臟輸出功率的物理機制
在物理學中，心臟對血液作功可以類比為活塞推動流體，其作功量為壓強與體積變化的乘積，即單次心搏作功 $W = P \Delta V$。要算出功率（Power），我們必須將所有數據換算為國際標準單位（SI）：壓強需從 $100 , \text{mmHg}$ 換算為約 $13332 , \text{Pa}$，單次搏出量則由 $70 , \text{cm}^3$ 換算為 $70 \times 10^{-6} , \text{m}^3$。最後結合每秒的心跳頻率 $f = \frac{72}{60} = 1.2 , \text{Hz}$：
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