1. Find størrelsen af dit daglige energibehov. Benyt fx dit kendskab til dit hvilestofskifte og tiden du bruger på forskellige aktiviteter i løbet af dagen. Du kan også benytte Regneren fra Experimentariums hjemmeside
   
   
2. Argumentér for det rimelige i, at man som tommelfingerregel siger:

• Kvinder har et omtrentligt energibehov på  8,0 – 10,0 MJ.
• Mænd har et omtrentligt energibehov på 10,0 – 12,0 MJ.

Hvileenergistofskiftet for en forsøgsperson kan beskrives vha. nedenstående beskrivelse.

Man kan som bekendt bestemme en persons hvileenergistofskifte, ved at placere denne i en isoleret kasse – svedkassen. Når personen er placeret i kassen, vil den energiomsætning, der finder sted i kroppen, resultere i at temperaturen i kassen stiger, samt at luftfugtigheden stiger. Når temperaturen nærmer sig en konstant værdi er personens energiafgivelse pr. tid lig med energiafgivelsen fra kassen (dynamisk ligevægt).

Sammenhængen mellem temperaturstigning og afsat effekt i svedkassen –  hvor stor en effekt, der svarer til en temperaturstigning på 1 °C–  kan bestemmes på forskelligt vis. Det kan man fx gøre ved at tilslutte en 200 W pære til en variotransformator og lade pæren omsætte hhv. 40 W, 80 W, 120 W og 160 W og så følge temperaturstigningen (eller ved at lade fra 1 til 4 stk. 40 W pærer være tændt). Hvis man i starten skruer lidt højere op for effekten end ønsket ved den faktiske måling, kan man hurtigere opnå temperaturligevægt. Man skal regne med, at temperaturen i kassen er stabiliseret en 15–20 minutter efter en ny pære er tændt.

Temperaturstigningen i en isoleret kasse

Vi ser på et konkret eksempel: I en isoleret kasse har man målt sammenhørende værdier mellem pærernes effekt og temperaturen i kassen

Temperaturen målt i °C	21,5	25,2	28,8	32,4	35,9
Effekten P	0 W	40 W	80 W	120 W	160 W

 Disse måleresultater afbildes i et koordinatsystem og grafens hældningskoefficient bestemmes. Hældningskoefficienten angiver, hvor stor en effekt der skal til, for at få temperaturen til at stige med 1 °C. Man finder ud fra grafen, at en temperaturstigning på 1°C svarer til effekten 11 W.                                                                 

Hvis en person, efter at have siddet i 25 minutter i kassen, har fået temperaturen til at stige fra 22,5 °C til 29,2 °C– altså med 6,7 °C, kan man let beregne varmebidraget til hvileenergistofskiftet

P_varme = 6,7 °C · 11 W/°C = 74 W

Luftfugtighed og vanddamp

Luftfugtighed

Personen, der sidder i kassen, afgiver vanddamp, fx fra udåndingsluften og gennem sveden. Hvis man derfor ved, hvor meget vanddamp, der er tilført luften, mens personen har opholdt sig i kassen, kan man beregne, hvor meget energi kroppen har brugt til fordampning af denne mængde vanddamp.

Der stor forskel på, hvor meget vanddamp luften kan indeholde. Varm luft kan indeholde mere vanddamp end kold luft, jf. tabel.

Maksimalt vanddampindhold i 1 m3luft
t / °C	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
vanddampmængde /g	17,30	18,35	19,40	20,55	21,75	23,05	24,35	25,75	27,20	28,75	30,35

Vanddampindhold ved forskellige temperaturer

Vi betragter en kasse med et rumfang på 1 m³. Ved 20 °Cindeholder kassen maksimalt 17,3 g. Hvis der er mere vanddamp end denne mængde, vil der i princippet blive tåget i kassen. Varmer man derimod kassen 10 °C op, så temperaturen er 30 °C, vil tågen lette, hvis blot vanddampindholdet holder sig under30,35 g.

Det er det samme man oplever ude i naturen. Om morgenen er der ofte en tågedis hen over fugtige områder. Når solen op på formiddagen kommer frem, stiger temperaturen og luften kan indeholde mere vanddamp end om morgenen. På et tidspunkt er temperaturen blevet så høj, at tågedisen forsvinder.

Relativ luftfugtighed

Som regel indeholder luften ikke al den vanddamp, den maksimalt kan indeholde. Hvis man i et rum aflæser luftfugtigheden til 85 % og temperaturen til 22 °C, kan man let finde vanddampindholdet pr. m³.

Man måler den relative luftfugtighed på en luftfugtighedsmåler. Den kaldes også et hygrometer.

Temperatur	Maksimalt vanddampindhold	Relativ luftfugtighed	Reelt vanddampindhold
22 °C	19,40 g	85%	19,40 g· 0,85 = 16,49 g

Vanddampindholdet i svedekassen

En person har opholdt sig i svedekassen i 25 minutter. Vi ønsker at bestemme hvor meget vanddamp personen har afgivet til kassen. Det gør vi ved at måle temperaturen og den relative luftfugtighed  ved forsøgets start og slutning.

Vi antager, at den relative luftfugtighed ved forsøgets start (hvor temperaturen er 22,5 °C) er 58 % og under forsøget stiger til 63 %, samtidig med at temperaturen stiger til 29,2 °C. 

Temperatur	Maksimalt vanddampindhold	Relativ luffugtighed	Reelt Vanddampindhold
29,2 °C	29,07 g	63%	29,07 g· 0,63 = 18,31 g
22,5 °C	19,98 g	58%	19,98 g· 0,58 = 11,59 g
Tilført mængde vanddamp			6,72 g

Den samlede mængde vanddamp er altså vokset med ca. 6,7 gunder forsøget.

Til fordampning af 1 gvand bruger kroppen 2.450 J (= L_fordampning). Personen sidder i kassen i 25 minutter. Fordampningens bidrag til hvilestofskiftet kan derfor let beregnes til

Denne aktivitet træner dig i at vurdere og beregne energiindholdet, energifordelingen og fedtenergiprocenten for et typisk mellemmåltid. Af billedet fremgår det klart, at mellemmåltidet består af en ostemad og et glas appelsinjuice.

Beregn på baggrund af de målte data og informationerne på varedeklarationerne:

1. massen af henholdsvis fedt, kulhydrat, og protein i de anvendte fødevarer..
2. energimængden, der kommer fra den anvendte mængde fedt, kulhydrat og protein og den samlede energimængde.
3. hvor stor en %–del af energien fedt, kulhydrat og protein udgør af det samlede energiindhold.
4. Sammenlign og diskuter resultaterne fra spørgsmål 3 med de anbefalede værdier, som foreskriver, at højst 30% af energien må komme fra fedt (fedtenergiprocenten), 55–60% fra kulhydrater og 10–15% fra protein.

Man kan med fordel gøre brug af et regneark

I skal foretage målinger på udvalgte dimensioner på klassens ”karosseripark”. Gå sammen to og to og foretag følgende målinger på kroppen. De målte værdier kan noteres i skemaet

Spændvidde cm Legemshøjde cm Strækhøjde cm Navlehøjde cm Livvidde cm Omkreds af hals cm Omkreds af håndled cm

Udregn nedenstående forhold (med én decimal):

Sammenlign jeres resultater med de ideale proportioner gengivet i hæftet side 2 . Lav evt. et regneark med alle rå måledata, og lav formler, der beregner de givne forhold

Bestem effektbidraget, der stammer fra forsøgspersonens egen opvarmning

Hvis man lader en forsøgsperson cykle, mens han er placeret i svedekassen, vil selve kroppen også blive varmet op. Energibidraget hertil kan bestemmes ved

E_krop= m · c · ΔT

hvor m er personen masse, c er kroppens gennemsnitlige specifikke varmekapacitet og ΔT er kroppens temperaturtilvækst. Man kan sætte c til 3,5 kJ/(kg ∙ °C), selv om værdien svinger lidt fra person til person.

Effektbidraget fra opvarmningen af kroppen P_krop beregnes nu ved



når opvarmningen sker i løbet af tidsrummet Δt.

 

Personens mundtemperatur aflæses før og under forsøget. Hvis en person på70 kg får en temperaturstigning på 0,2 °C under en 30 minutter lang tur på en ergometercykel, kan P_krop  bestemmes

Forsøget foretages i en isoleret kasse.

Først bestemmes kassens volumen, ekspanderens fjederkonstant samt hvor meget forsøgspersonen strækker fjederen pr. gang. Den ene ende kan fx placeres under den ene fod og så kan man med hånden strække fjederen.

Inden forsøget påbegyndes måles temperaturen og den relative luftfugtighed i kassen.

Nu placeres personen i kassen. Denne skal sidde der i 25 minutter. I løbet af disse 25 minutter strækkes ekspanderen ca. 15 gange i minuttet. Lad personen selv tælle, hvor mange strækninger der i alt udføres.

Ved forsøgets afslutning måles temperatur og relativ luftfugtighed igen.

• Beregn forsøgspersonens hvilestofskifte P_hvile ved Harris-Benedict formlen, se hæftet side 8 .
• Bestem P_{fjederarbejde} , P_varme og P_fordampning.
• Beregn nyttevirkningen ved arbejde med en fjederekspander, se hæftet side 14 .

Arbejde ved strækning af fjederekspander Når man strækker en fjederekspander, kan man beregne det arbejde der bliver udført, når fjederen strækkes stykket x (i meter) hvor k er fjederkonstanten, som angiver, hvor stor en kraft der skal bruges for at strække fjederen 1 m. Strækkes en fjeder med en fjederkonstant på k = 400 N/m fx længden x = 0,30 m, er fjederenergien

Forsøget foretages i en isoleret kasse.

En person skal løfte et vægtlod, mens han er placeret inden i kassen.

• Lav inden forsøget nogle målinger til bestemmelse af den højde, h, som loddet løftes ved hvert løft.
• Bestem dernæst kassens volumen og loddets masse.

Personen placeres nu i kassen.

• Inden forsøget påbegyndes, måles temperaturen og den relative luftfugtighed i kassen.

Personen skal sidde i kassen i 25 minutter. I løbet af disse 25 minutter løfter personen vægtloddet op og ned mange gange – fx 20 gange pr. minut. Lad personen selv tælle, hvor mange løft, der i alt udføres eller lad en metronom styre løftene.

Ved forsøgets afslutning måles temperatur og den relative luftfugtighed igen.

Databehandling

• Beregn forsøgspersonens hvilestofskifte P_hvile ved Harris-Benedict formlen, se hæftet side 8.
• Bestem P_vægtlod , P_varme og P_fordampning.
• Beregn nyttevirkningen ved arbejde med et vægtlod, se hæftet side 14 .

Arbejde ved løft af vægtlod Hvis man løfter et vægtlod med massen m højden h, vil man have udført arbejdet Evægtlodarbejde = m · g · h hvor g er tyngdeaccelerationen g = 9,82 N/kg. Bicepstræning Biceps trænes Løfter man fx et 5 kg–lod (m =5 kg) højden 0,25 m (h = 0,25 m) i alt 300 gange (n = 300), er det samlede arbejde Udføres arbejdet på 10 minutter (t = 10 min = 600 s), kan effekten beregnes Vægtløft i svedekasse En person har udført vægtløft i svedkassen. Man bestemte følgende størrelser Parbejde = Effekten af det udførte arbejde = 6 W Pkrop = Effekten af kroppens opvarmning = 0 W Pvarme = Effekten af kroppens varmeafgivelse til omgivelser = 81 W Pfordampning = Effekten af fordampningen = 11 W Phvile = Hvilestofskiftet = 74 W Nu kan nyttevirkningen bestemmes Man kan selvfølgelig på tilsvarende måde bestemme nyttevirkningen, når der arbejdes med en fjeder eller på en cykel – det kræver dog en større kasse.