كيفية تحديد كمية الطاقة التي يوفرها الطعام الذي نتناوله لأجسامنا

2011 تجارب علمية الحرارة والطاقة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

كيفية تحديد كمية الطاقة التي يوفرها الطعام الذي نتناوله لأجسامنا البيولوجيا وعلوم الحياة

الغذاء هو وقود لأجسامنا، إذ يمدها بالطاقة اللازمة لممارسة ما نقوم به من نشاطات. وكي نكتشف مقدار الطاقة التي يوفرها الطعام لنا، يترتب علينا ببساطة أن نحرقه ونقيس كمية الحرارة الكلية الناتجة عن ذلك.

تطرقنا في هذا الكتاب إلى الحديث عن الحرارة كشكل من أشكال الطاقة. وككل الأشكال الأخرى للطاقة بإمكاننا أن نقيس كمية الحرارة.

يحتوي عداد الكهرباء في منزلك، على سبيل المثال، على مؤشر يبين مقدار الطاقة الكهربائية التي استهلكتها على شكل إنارة واستخدامات منزلية كهربائية أخرى.

 

ويستطيع مهندسو السيارات قياس الطاقة التي تستهلكها سيارة ما في كل ميل تقطعه، كما أن للعلماء أساليبهم في قياس كمية الطاقة المتحررة عندما تصطدم ذرّتان ببعضهما.

ستقيس في هذا النشاط مقداراً قليلاً من الحرارة – الحرارة التي يطلقها جسمك عندما تقوم بحرق كمية من الطعام.

هذا النوع من القياس مهم لأنه يبيّن كمية الطاقة التي يمكن للطعام أن يودنا بها. وبالطريقة نفسها التي تعمل من خلالها البطاريات بإمداد الطاقة لتشغيل جهاز الراديو والبنزين لتشغيل السيارة، يقوم الطعام بإمداد أجسامنا بالطاقة اللازمة لاستمرار وظائفها.

 

عندما يقوم جسم الإنسان بهضم الطعام تفتت العصارات الموجودة في المعدة والأمعاء هذا الطعام إلى جزيئات صغيرة، وتحرر هذه التفاعلات الكيميائية جزءاً من الطاقة المختزنة في الطعام، وتتجلى هذه الطاقة على شكل حرارة تمد الجسم بالدفء. ويحوي الطعام مزيداً من الطاقة لتزويد أجسامنا بما تحتاجه منها.

تنتقل جزيئات الطعام الناتجة عن عملية الهضم إلى أنحاء الجسم عن طريق الدم، حيث يدخل بعضها في بناء عضلاتنا وعظامنا وأعصابنا وبقية أنسجة الجسم، ويذهب قسم آخر من هذا الطعام ليمد أجسامنا بما تحتاجه من طاقة.

فعلى سبيل المثال، تمد بعض هذه الجزيئات الطاقة للعضلات كي تمكنها من ممارسة مختلف النشاطات كالمشي أو الجري أو غير ذلك من الأعمال، كما يتحول قسم من هذه الجزيئات الناتجة عن عملية الهضم إلى شحوم يختزنها الجسم كطاقة يلجأ إليها عند الحاجة بأن يقوم بتفكيك تلك الشحوم للحصول على الطاقة اللازمة.

 

هناك عدد هائل من التفاعلات المماثلة الأخرى التي تتميز بأنها على درجة كبيرة جداً من التعقيد، وبإمكاننا حساب كمية الطاقة التي تنتجها الأغذية التي نتناولها بطريقة بسيطة جداً.

إن مجمل كمية الطاقة المتوافرة نتيجة الهضم تعادل الطاقة التي تتحرر على شكل حرارة عند احتراق الطعام بصورة كاملة.

 

ويحدد خبراء التغذية بهذه الطريقة كمية الطاقة التي يوفرها الطعام الذي نتناوله لأجسامنا. ومن أجل قياس الطاقة الحرارية بصورة دقيقة، يجب على العلماء حرق الطعام بشكل كامل.

ويستعمل العلماء لهذه الغاية جهازاً يُطلق عليه اسم مقياس السعرات الحرارية (أو المسعر)، وهو عبارة عن جهاز مصمم لمنع فقدان الحرارة. يتم حساب الطاقة الحرارية للأغذية غير المحترقة كالمشروبات من خلال مكوناتها من السكر والعناصر الأخرى.

 

الوحدات الحرارية

انظر خلف أحد أكياس رقائق البطاطا أو لوح شوكولاته. ستجد جدولاً يحوي بيانات عن القيم الغذائية ومقدار الطاقة التي تحتويه هذه الأغذية.

وتوضّح تلك البيانات محتويات تلك الأغذية على شكل وحدات يطلق عليها عادة اسم السعرات الحرارية (أو السعرات اختصاراً).

وسنطلق عليها في هذا الكتاب مصطلح "كيلو سعر"، وهو الاسم الذي يفضل المتخصصون استعماله، تجنباً للخلط بينه وبين الوحدة القياسية القديمة التي يطلق عليها اسم السعرة الحرارية، وهي أصغر ألف مرة من كيلو سعر.

 

إن كيلو سعر واحد يمثل كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلو غرام واحد من الماء 1.8 درجة فهرنهايت (1 درجة مئوية)، وهذه الكمية من الطاقة الحرارية تماثل تقريباً كمية الطاقة الحرارية التي يُحْدِثها إشعال أربعة أعواد ثقاب.

يحتوي غذاؤنا على كمية كبيرة من الطاقة، وإن ما يحويه لوح من السكاكر أو شطيرة صغيرة من زبدة الفستق السوداني مع المربى من طاقة غذائية يساوي تقريباً 300 كيلو سعر.

 

حرق الطاقة

إن ممارسة أي نشاط يستهلك الطاقة المختزنة في عضلات الجسم وتراكمات الشحوم فيه. وتُستهلك الطاقة المختزنة في الجسم عندما يتحرك الإنسان أو يرفع الأشياء أو يجهد نفسه بالتفكير بموضوع من الموضوعات.

فلو قمت بالمشي الطبيعي لمدة ساعة فإنك ستستهلك حوالي 150 كيلو سعر، كما يستهلك الرقص أو ركوب الدراجة الهوائية لمدة ساعة واحدة حوالي 260 كيلو سعر.

 

وفي كل مرة يتم فيها تحرير الطاقة المختزنة يتحول قسم منها إلى حرارة.

وبعض هذه الحرارة مفيد لأنه يبقي الجسم عند درجة الحرارة الصحيحة والضرورية لقيام الجسم بوظائفه بصورة لائقة، أما بقية الحرارة فتهدر دون فائدة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]