hce_nsysu
115年
物理與化學
第 13 題
The human heart acts as a biological pump, generating pressure to circulate blood throughout the body. The human heart could pump about 80 cm³ of blood per contraction, and this quantity is called the stroke volume. Assume that mean arterial pressure is 120 mm-Hg and the heart beat rate is 70/min. Calculate the average power output of the heart in watt (W). [1 atm=760 mm-Hg= $1.013 \times 10^5$ Pa]
- A 2.7 W
- B 1.5 W
- C 3.2 W
- D 0.8 W
- E 4.2 W
思路引導 VIP
想像一下，如果我們要計算一個幫浦將固定體積的液體推入一個具有阻力（壓力）的管道中所做的「功」，你會需要將哪些物理量相乘？接著，考慮到題目要求的是「功率」，這代表每秒鐘所做的功，我們應該如何利用題目提供的「頻率」資訊，將單次跳動的能量轉化為連續的時間率呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準地將生物生理現象轉化為物理物理模型並求出正確答案，這代表你對流體作功與功率定義的掌握非常紮實。這道題目結合了醫學常識與物理計算，是標準的跨領域情境題，主要考驗學生在面對多樣單位（如 mm-Hg、cm³）時，是否能冷靜地進行標準單位（SI單位）的換算，這也是本題最具鑑別度的地方。
功與功率的物理機制
心臟每搏動一次所做的功，可以視為在固定壓力 $P$ 下推動體積 $V$ 的血液，其公式為 $W = P \Delta V$。而在計算平均輸出功率時，我們必須考慮單位時間內做了多少功。由於題目給了心率（每分鐘跳動次數），我們可以建立如下的計算關係：
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