Question

正常人心臟在一次搏動中泵出血液約80 mL，正常人血壓(可看作心臟壓送血液的壓強)平均值為1.6×10⁴ Pa，心跳每分鐘約70次．設人類消耗體內的葡萄糖產生的熱量最高可有80%(睡眠時)用來維持心臟的跳動，葡萄糖與氧氣反應產生熱量的反應的化學方程式為：
　　C₆H₁₂O₆(s)＋6O₂(g)6CO₂(g)＋6H₂O(g)(放出熱量2804 kJ)
　　求：(1)心臟工作的平均功率約為多少瓦？
　　(2)由于心臟跳動每天需消耗多少克葡萄糖？
　　(3)維持生命每天需消耗多少升氧氣？

Answer 1

(1)1.49 W　(2)10.3 g　(3)7.68 L

(1)設靠近心臟的某種血管橫截面積為S，心臟壓送血液的平均壓強為p，心臟一次搏動可使血液在血管中向前推進距離L，心臟搏動一次做功：W₁＝pSL，心臟每分搏動70次，其平均功率為P，P＝70×PSL，式中SL為心臟一次搏動中泵出的血液量，SL＝80mL
　　所以P＝pSL＝×7×1.6×10⁴×80×10^-6＝1.49 (W)
　　(2)每天心臟跳動做功W＝1.49×24×3600＝1.29×10⁵ J
　　需葡萄糖提供熱量?Q＝W÷80%＝1.61×10⁵ J
　　C₆H₁₂O₆(s)＋6O₂(g)6CO₂(g)＋6H₂O(g)      放熱
　　180 g  　 6 mol                                2840×10³ J
　　m(C₆H₁₂O₆)　n(O₂)                         1.61×10⁵ J
　　m(C₆H₁₂O₆)＝10.3 g
　　(3)n(O₂)＝0.343 mol
　　V(O₂)＝0.343×22.4＝7.68 L