أنواع الطاقة في جسم الإنسان
تُعتبر الطاقة عنصرًا لطالما كان غير مرئي، لكنها متواجدة في كل أنحاء الكون، بما في ذلك أجسادنا. تلعب الطاقة دورًا أساسيًا في قدرتنا على أداء المهام وتحقيق التغييرات المختلفة. يجدر بالذكر أن جسم الإنسان يمتلك القدرة على تحويل الطاقة المخزنة في الأغذية إلى أشكال متعددة، وفيما يلي شرح لهذه الأنواع:
الطاقة الحرارية
تساهم الطاقة الحرارية في جسم الإنسان في الحفاظ على درجة حرارة ثابتة. تُعرف هذه الطاقة بأنها الطاقة الحركية الناتجة عن حركة الذرات والجزيئات داخل الجسم. عندما يكون الجسم دافئًا، يتم نقل الطاقة الحرارية منه إلى البيئة المحيطة، والعكس صحيح؛ إذ إذا كان الجسم أبرد من المحيط، يتم سحب الطاقة من البيئة إلى الجسم. يُطلق على هذا التبادل اسم كمية الطاقة الحرارية المتبادلة، التي تحدث نتيجة لفرق درجات الحرارة.
الطاقة الكيميائية
يمتلك الجسم الطاقة الكيميائية من الأطعمة التي يتناولها، والتي تُستخدم لأغراض مختلفة مثل الحركة والتحدث والعمل. تتجلى هذه الطاقة عند تحويلها إلى طاقة حركية وصوتية. يتم تخزين الطاقة في الأطعمة وفي الجسم كطاقة كيميائية، ويمكن قياس هذه الطاقة المخزنة بوحدات الكيلو كالوري (1000 سعر حراري).
الطاقة الميكانيكية
تساعدنا الطاقة الميكانيكية في الجسم على تحقيق الحركة وأداء المهام اليومية. تتشكل هذه الطاقة من خلال تحويل الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام إلى طاقة ميكانيكية تؤدي إلى تحريك العضلات، مما يمكّن الفرد من القيام بالأنشطة مثل التنفس والمشي والجري والقفز ورفع الأجسام وسحبها، بالإضافة إلى العديد من المهام اليومية الأخرى.
الطاقة الكهربائية
تُرسل الطاقة الكهربائية نبضات عصبية وتعمل على إرسال إشارات من وإلى الدماغ. يحتوي الجسم على مجموعة من العناصر التي تحمل شحنات كهربائية معينة، مثل الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم. يمكن لجميع خلايا الجسم تقريبًا إنتاج الطاقة الكهربائية من خلال استخدام هذه العناصر المشحونة، والتي تُعرف بالأيونات.
الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان
تعكس الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان مدى فعالية الجسم في تحويل الطاقة الكيميائية الكامنة إلى عمل مفيد، وغالبًا ما تعبر عنها كنسبة مئوية. يمكن حسابها باستخدام المعادلة التالية:
كفاءة الجسم (%) = (الشغل اللازم لأداء عمل مفيد / شغل الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة) × 100%
بالترميز الإنجليزي:
η (%) = (wo / wi) x 100%
حيث:
- η: كفاءة الجسم.
- wo: الشغل الضروري لأداء عمل مفيد؛ وهذا يعني الشغل المطلوب لنقل الطاقة الميكانيكية أو الحرارية إلى البيئة المحيطة.
- wi: الشغل الناتج عن الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة.
يجدر بالذكر أن الجسم غير فعال تمامًا في تحويل الطاقة الغذائية إلى إنتاج ميكانيكي، مما يدل على أن الكفاءة الميكانيكية محدودة. يعود ذلك إلى الطاقة المستخدمة في عمليات الأيض (التمثيل الغذائي)، إذ لا يمكن استغلالها لأداء عمل مفيد.
علاوة على ذلك، تؤثر التفاعلات الكيميائية، التي تؤدي إلى توليد طاقة حرارية إضافية، على كفاءة الجسم؛ إذ تعزز هذه الطاقة تقلص العضلات، بالإضافة إلى ما تسببه من احتكاك في المفاصل والأنسجة الأخرى، مما يؤثر سلبًا على الكفاءة الميكانيكية للإنسان.
