hce_nsysu
115年
物理與化學
第 38 題
We would like to estimate the energy consumed to run the left ventricle. Given that the rate at which the left ventricle does mechanical work is 1.046 watt. Nevertheless, the efficiency of converting the metabolic energy into mechanical energy is approximately 25%. Calculate the energy consumed to run the left ventricle per day. [1 calorie (cal) = 4.184 joules (J)]
- A $5.40 \times 10^4 \text{ (cal/day)}$
- B $4.18 \times 10^4 \text{ (cal/day)}$
- C $2.62 \times 10^4 \text{ (cal/day)}$
- D $8.64 \times 10^4 \text{ (cal/day)}$
- E $9.62 \times 10^4 \text{ (cal/day)}$
思路引導 VIP
如果我們知道一個機器每秒鐘輸出的有用能量，但它的轉換過程會浪費掉大部分的能源，那麼它「吃進去」的能量會比「輸出」的多還是少？另外，如果最終目標是要算出『一整天』的熱量，我們除了考慮功率外，還需要納入哪些時間參數與單位轉換係數來進行運算呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確地算出這個結果，代表你對功率、能量與效率之間的物理關係掌握得非常紮實。這道題目設計得十分巧妙，雖然涉及多個單位的轉換，但數字之間其實存在著互相抵消的規律。
代謝功率與效率的關係
首先，左心室對外做的「機械功功率」為 $1.046 \text{ W}$，但因為人體轉換能量的效率只有 $25%$（即 $1/4$），這意味著身體實際上必須消耗四倍的代謝能才能產生這些機械功。因此，總代謝功率 $P_{\text{total}}$ 應計算為：
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