Провінційний вчений

Вийшов на кінцівку ...

Гаразд, якщо вам набридло читати лекції про ваш ласун чи лінощі (або і те, і інше), і ви просто хочете отримати прямий наркотик від інженера, ви потрапили в потрібне місце.

спробуйте
Розумієте, протягом наступних декількох хвилин ми побачимо, що людське тіло мало чим відрізняється від, скажімо, трактора. Це жорстка машина, і як у трактора дуже мало потреб - трохи пального, трохи повітря та трохи води.

Гаразд, гаразд, ми трохи складніші, але коли приходить натиск, ми дуже схожі, дозвольте показати вам ...

Їжа = паливо

Моя дружина впадає у відчай, але вона повинна зазначити, що вона вирішила вийти заміж за інженера, який майже не мав жодних приємностей. Так, добре, їжа - це більше, ніж просто паливо, це одна з радощів життя ядда-ядда, але для мене, інженер, їжа - це просто зручна комбінація енергії та будівельних матеріалів.

Людина - це машина - прекрасна, самобудуюча, самовідтворювальна, самовідновлювальна, самосвідома машина, але машина тим не менше.

Жир - це енергія!

Наступне, що слід зрозуміти, це те, що жир - це енергія, справді для інженера грудка сала буквально блискавка в банці - виявляється, жир - це відповідь еволюції на батарею.

Звичайно, оскільки еволюція не така розумна, як ми, я впевнений, ви сподіваєтесь, що це не чудова батарея, але ви помилитеся. Залежно від ваги, жир отримує приблизно в 50 разів більше енергії, ніж акумуляторний літій-іонний тип у вашому ноутбуці. Хороша еволюція роботи!

І так, це означає, що технічно правильно для великих людей стверджувати, що вони більш енергійні.

Опік опіку дитини!

Примхливі дієти приходять і зникають, але доведена лише одна істина - їжте менше - або спалюйте більше.

І я маю на увазі опік. Будь-яка дієта, яка стверджує, що «розчиняє» жир, вводить вас в оману втішними словами. Виявляється, існує буквально лише два пристойних способи видалення жиру: за допомогою ліпосакції - або фактично спалюючи його. Так, єдиний пристойний спосіб, яким організм може виділяти вуглець у ваших любовних ручках, - це видиханий СО2, а єдиний спосіб перетворити жир на СО2 - це маленькі дитячі вогнища. Так що так, швидше спалювати жир означає нагріватися, а дихати важче.

На щастя, у нас ці пожежі горять постійно, тому насправді нам не потрібно робити фізичні вправи, і ми можемо пройти близько 100 калорій на годину, просто сидячи навколо читаючи блоги. Пробіжка просто збільшує цей показник.

А тепер давайте подивимось на всю справу як на інженерів і подивимось, чому ми навчимось!

Для інженерів «швидкість», з якою ми спалюємо енергію, не є нашим «метаболізмом», це наша сила! І так само, як електричний двигун або стереодинамік, наша вихідна потужність може вимірюватися у ватах.

Давайте швидко розглянемо рейтинги потужності деяких речей навколо нас, щоб отримати певний контекст.

Золотим стандартним еталоном потужності, як правило, є лампочка. Загальна лампочка, яку ми всі знаємо і любимо, зазвичай становить 60 Вт (хоча в рази вони змінюються). Телевізор може мати потужність 100-300 Вт залежно від розміру, мікрохвильова піч 800 Вт, пилосос 1200 Вт і чайник або піч близько 2 кВт (2000 Вт). Маленький автомобіль упаковує близько 60 кВт (тисяча лампочок!), Тоді як гарна всеамериканська вантажівка, така як Ford F450, має близько 300 кВт, хоча, звичайно, не весь час.

То як щодо людського тіла.? Ну, він споживає близько 2000-2500 калорій на день.

Норма споживання 2500 калорій (для середнього чоловіка) перетворюється на трохи більше 10000 кДж на день, що перетворюється на середню потужність близько 120 джоулів щосекунди, або 120 Вт.

Отже, ти як дві лампочки. Або телевізор середнього розміру, або ПК.

Звичайно, іноді ми сидимо, а іноді ми героїчно їдемо на сходовій майстерні, наскільки різниться наше споживання енергії?

Ну, на відміну від машини, ми не можемо вимкнути двигуни, коли стоїмо в гаражі; нам потрібно продовжувати перевертати двигун (щоб запобігти стиранню жорсткого диска/мозку). І наш холостий хід встановлений досить високо, насправді ми споживаємо досить багато енергії, коли взагалі нічого не робимо. Це називається "базальний рівень метаболізму", і, здається, він становить в середньому близько 70 Вт, але сильно варіюється залежно від вашого розміру, зокрема ваги без жиру.

Коли ми гуляємо, ми споживаємо значно більше 100 Вт, і, звичайно, ми можемо надати набагато більше енергії за короткий час - швидкий прохід по сходах може вимагати понад 500 Вт потужності.

Звичайно, ми не можемо відставати 500 Вт; найкращий спосіб побачити, що можуть зробити про-спортсмени, - це світ велоспорту - у них є велосипеди, які можуть вимірювати роботу за допомогою крутного моменту, що застосовується до педалі [4].

Ці люди можуть підтримувати понад 400 Вт протягом 5 хвилин і в середньому перевищувати 200 Вт протягом декількох годин - однак вони не є вашими середніми людьми. Якщо ви спробуєте піднятися довгими сходами, то незабаром виявите, що пересічна людина дійсно може доставити близько 100 Вт за будь-який пристойний період, і це, звичайно, перевищує 70 Вт, що просто підтримує вас у житті.

Тепер про ефективність!

Гаразд, тож якщо люди - машини, чи хороші вони?

Знову ж, давайте отримаємо деякий контекст зі світу машин. Значна частина нашої енергії походить від спалення викопного палива - наприклад, вугілля містить багато енергії, але, на жаль, коли ми перетворюємо його на електрику за допомогою звичних методів, ми захоплюємо лише лише третину його [1]. Потім ми втрачаємо ще 6-8% цієї енергії в проводах. Потім, коли ми використовуємо цю електроенергію для роботи звичайної лампочки розжарювання, ми перетворюємо в світло лише близько п’ятдесятої цієї енергії, загалом менше 1% від початкової енергії вугілля. Тож не дивно, що ЄС заборонив лампи розжарювання!

То як щодо автомобілів? Ну звичайний автомобіль ефективно лише на 17-21% ефективно перетворює енергію в бензині на роботу [2]; Електричні машини, з іншого боку, ефективні приблизно на 60% [2], що звучить чудово, за винятком того, звичайно, ви повинні пам’ятати, що сама електроенергія, можливо, отримувалась при спалюванні речовин з ефективністю близько 30%, що повертає вас до приблизно 20% від вугілля до колеса.

Ви можете оцінити калорії, використовуючи деякі прості правила. В основному, ми починаємо з того, що уявляємо, що продукт харчування був висохлим, оскільки ми не можемо отримувати енергію з води; тоді з’ясуйте пропорцію олій/жирів/цукрів та білків - це буде 9 калорій на грам для олій та жирів - і 4 кал/г для цукру, вуглеводів та білків - будь-які залишені грубі корми отримують безкоштовний прохід [5].

Так, наприклад, банан важить 200 г, але приблизно три чверті води, отже, у нас 50 г, частина його клітковини так, скажімо, залишається 45 г; його приблизно половина цукру наполовину вуглеводів, тому вносить 45 × 4 = 190 калорій.

Як щодо стейка? Ну, це залежить від вмісту жиру - у «нежирному» стейку менше жиру (очевидно), але, на жаль, якщо ви не зменшите його, цей об’єм, як правило, поглинається білком. На щастя, білок має менше половини калорій жиру, тому це має значення. В порядку; тож давайте подивимось на стейк 200 г - це приблизно 40-50% води після приготування; отже, ми маємо 100-120г жиру та білка; нежирний стейк (як верхня філе) матиме співвідношення жир: білок 1: 5, це дасть 20 г жиру та 100 г білка - 20 × 9 + 100 × 4 = 580 калорій. Однак соковитіший розріз (так, що сік не є водою), такий як ребро око, може становити 50:50 жиру: білок, даючи 60 г кожного: 60 * 9 + 60 * 4 = 780 калорій. Тож пісне - це добре, але погодьтеся, жир має смак і зрештою найбільше значення має розмір стейка. Виступаючи любителем стейків, я повинен сказати, що маленький ідеальний стейк краще, ніж великий пісний.

У будь-якому випадку, ідея стосується і напоїв - але тепер ви повинні знати, що алкоголь майже такий же калорійний, як жир, при 7 калоріях/грам. Більшість газованих напоїв та фруктових соків складають близько 10% за вагою «неводного», тож для банки об’ємом 340 мл ми отримуємо приблизно 35 г вуглеводів або 140 калорій.

Пиво складає приблизно 6-9% рівня завантаження, але у випадку з пивом приблизно половина - це алкоголь, тож знову ми отримуємо приблизно 120-140 калорій на банку або пляшку. Ви повинні бути обережними, коли вміст напою повідомляє про вміст алкоголю за об’ємом (ABV = об’єм алкоголю), а оскільки алкоголь легший за воду, то фактична маса алкоголю, яку потрібно розрахувати за калоріями, на щастя дещо нижча.

Вино завантажується трохи більше, приблизно 12-14%, і більшу частину складає алкоголь, тож ви отримуєте свої 110-130 калорій у приємній маленькій склянці 175 мл. Бу!

Ключовим поняттям ефективності людини є наш метаболізм. Дієтичні гуру люблять говорити про метаболізм - давайте пролиємо трохи світла на це. Метаболізм - це система хімічних «процесів», які зазнає наша їжа перед тим, як надати або нову структуру (наприклад, нову кістку), або корисну «роботу».

Це надзвичайно складно, і велика кількість виконаних робіт є просто функцією «підтримки» для інших робіт - наприклад, коли м’яз надає силу, щоб підняти вагу, є також робота, що надсилає сигнали та перекачує кров. Дійсно, деяку енергію використовують маленькі істоти, які живуть у наших животиках. Так само потрібно досить багато енергії, щоб перетворити їжу, яка вам подобається, на їжу, яку подобаються вашим м’язам. Кожен етап метаболізму включає потік енергії, і в процесі часто виділяється тепло.

Через всі функції підтримки та нашу необхідність зберігати тепло, не кажучи вже про час простою (відпочинку), ми також досить неефективні. Точна ефективність залежить від вашого рівня фізичної підготовки - і від роботи, яку ви робите.

Ми надзвичайно ефективно розігріваємо повітря (майже до 100%), але ми безнадійно неефективні у створенні звуку - і навіть не говоримо про світло. Тож, щоб бути справедливим, давайте розглянемо нашу здатність до дії сили (підняття тягарів тощо).

Отже, вчені змогли виміряти не лише обсяги роботи (за допомогою приладів велосипедного типу), але й споживання енергії - шляхом вимірювання споживання кисню або утворення вуглекислого газу. Виходячи з цього, вони вважають, що ми ефективні приблизно на 18-26%.

Це означає, що коли ми бігаємо по сходах, ми фактично спалюємо в 4-5 разів енергію, необхідну для цього - більше хороших новин для тих, хто дієт!

Звичайно, оскільки нам потрібно так багато відпочивати, їсти і мити обличчя та речі, як машини, я вважаю, що ми, мабуть, набагато нижче 10% у фізичній роботі і, мабуть, лише частка% для роботи в офісі. Чесно кажучи, для мене не буде несподіванкою, коли роботи захоплять планету.

Термодинаміка 101

Термодинаміку часто вивозять з ладу, коли вчений хоче закінчити дискусію - або просто збити з пантелику людей, але насправді є лише одне, що потрібно знати з усієї цієї галузі досліджень: енергія ніколи не зникає!

Це воно. Отримавши трохи енергії, виявляється, від неї неможливо позбутися. Все, на що ви можете сподіватися, що воно перемістить його або поширить. Це означає, що кожна з’їдена калорія МАЄ БУТИ НЕКУДИ; деякі з вас пройдуть (згадайте про погано пережовану солодку кукурудзу), а деякі зроблять роботу (підняти склянку з пінтою - важлива робота). Все інше надходить у тепло - або на зберігання.

Це воно. Тепер ви знаєте більше про термодинаміку, ніж 95% усього світу, молодці.

Отож, озброївшись цими знаннями, ми можемо поглянути на кілька речей, побачити, що всі вони складаються.

По-перше, ви відзначите, що під час тренувань ви дихаєте важче. Дійсно, ваше споживання енергії, а отже, і втрата ваги безпосередньо і цілком пов’язане з диханням - адже ви вдихаєте, щоб отримати трохи кисню, щоб розпалити всі маленькі пожежі. Тож вправи, які змушують важче дихати, споживають енергію. На жаль, пожежі не завжди спалюють такий надокучливий жир на животі, але навіть якщо вони споживають трохи щойно з’їдених калорій, принаймні вони перехопили їх, перш ніж вони знайдуть десь непривабливе притулок.

Далі ми можемо також показати, що наш рівень споживання енергії майже ідеально пов’язаний з теплом, яке ми віддаємо. Це добре і підтверджує, що насправді нам не потрібно робити фізичні вправи, щоб спалювати калорії (так!), Справді виявляється, що наш метаболізм і базальний рівень метаболізму досить ідеально пов’язані з теплом, яке ми виділяємо в спокої.

Ці міркування також пояснюють, чому нам стає жарко, коли ми робимо фізичні вправи - ми буквально спалюємо жир, і спека повинна кудись піти. Оскільки м’язи настільки неефективні, 80% енергії, яку вони використовують, перетворюється на нагрівання, а не на роботу, і ми мусимо пропускати це тепло. Частина тепла згасає при важкому диханні, а решта шкірі - за допомогою невеликого поту.

Це також означає, що наше сучасне життя в приємних затишних будинках з центральним опаленням ускладнює дотримання чистоти. Хтось зробив підсумки і вважає, що ви можете спалити шоколадну плитку щовечора, просто тримаючи в кімнаті прохолоду і звикаючи до тоншої ковдри. Не впевнений, що постійно холодно звучить для мене як хороший план!

Висновок

То яка допомога у всьому цьому? Ну, це входить у суть підходу інженера до дієти: ви повинні відповідати своїй енергії та енергії. Втечі немає. Ви повинні спалити цей жир, іншого шляху до цього немає. Вибачте за погані новини!

І є також хороші новини. Ви можете це відпрацювати. Той, хто каже, що «вправи не працюють для мене», зручно себе обманює - це завжди працює, це закон термодинаміки.