(С) arky-titan
Пусть взрослый мужчина потребляет W = 2200 ккал в сутки, при этом он не толстеет и не худеет. Так как в одной килокалории 4200 джоулей, то в джоулях эта энергия составляет: W = 2200 * 4200 = 9.24 (МДж). Девять с хвостиком мегаджоулей.
Мощность вычисляется по формуле: P = W/T, где Т это время в секундах за которое эта энергия была потрачена. В сутках 86 400 секунд, поэтому P = 9.24 МДж/86400 с = 107 Вт. Это примерно мощность электролампочки, от такого не особенно согреешься.
Теперь поставим этого же человека на беговую дорожку и попросим бежать со скоростью 13 км/ч. За час он пробежит 13 км и истратит около 1050 ккал, заставив дорожку работать на мощности примерно 250 Вт. За 1 час он истратит почти ПОЛОВИНУ своей суточной потребности в энергии. Какую же мощность он разовьет? Приблизительно 1.2 кВт. А вот это уже мощность небольшого электрообогревателя и это в 11 (!) раз больше потребления энергии в покое.
При этом коэффициент полезного действия составляет всего около 20% - только 250 ватт превратится в механическую энергию (если прикрутить к беговой дорожке динаму, то можно весь час питать 2-3 лампочки). Остальная часть должна рассеиться с поверхности кожи, да еще таким образом, чтобы тело находилось при постоянной температуре.
Если нет сильного ветра (фактически наш бегун стоит на месте) или вентилятора, то уже при этой мощности необходимо начать сбрасывать жидкость - бегун начинает очень обильно потеть. За счет испарения пота процесс теплообмена с окружающим воздухом интенсифицируется и излишек тепловой энергии отводится позволяя поддерживать "рабочую" температуру тела.
Еще один момент - интенсивность теплообмена пропорциональна разнице температуры среды и температуры объекта. Когда окружающий воздух имеет температуру в 20 градусов, разница составляет 17, а когда, например, 32 - всего лишь 5 градусов. То есть, грубо говоря, теплоотдача падает в три раза по отношению к аналогичным условиям с низкой температурой воздуха. Поэтому бегать на жаре практически невозможно, тело моментально перегревается - а попробуйте побегать при температуре тела, хотя бы на 2 градуса превышаюшую нормальную.
Лучше бегуны могут пробежать за час около 21 км, так что их мощность можно оценить примерно в 2 кВт. Скорость, с которой наше тело может утилизовать химическую энергию и рассеивать ее в виде тепловой, очевидно, ограничена. Теперь становится немного понятнее, почему человек не может бежать с максимальной скоростью (скажем, 36 км/ч) дольше нескольких секунд, учитывая то, какая мощность просматривается на такой скорости.
Для справки:
В 100 граммах жира 900 ккал, в 100 граммах углеводов и белков по 400 ккал.
Сжигая 100 грамм подкожного жира тело получает около 760 ккал.
В одной шоколадке весом 100 грамм 550-600 ккал.
1 лошадиная сила = 735.5 Вт.