أنواع الطاقة في جسم الإنسان
تعتبر الطاقة عنصرًا غير مرئي، لكنها متواجدة في كل زاوية من زوايا الكون، بما في ذلك أجسادنا. تلعب الطاقة دورًا حيويًا في تمكيننا من تنفيذ المهام وإحداث تغييرات. من المثير للاهتمام أن جسم الإنسان قادر على تحويل الطاقة المخزنة في الطعام إلى أشكال عديدة من الطاقة. وفيما يلي تفصيل هذه الأنواع:
الطاقة الحرارية
تساعد الطاقة الحرارية الموجودة في الجسم على الحفاظ على درجة حرارة مستقرة. تُعرف هذه الطاقة بأنها طاقة حركية للذرات والجزيئات المخزونة داخل الجسم. عندما يكون الجسم أكثر دفئًا من المحيط، يتم نقل الطاقة الحرارية من الجسم إلى البيئة المحيطة، بينما إذا كان الجسم أقل حرارة من بيئته، تُنقل الطاقة الحرارية من المحيط إلى الجسم. يُذكر أن هذا يطلق عليه اسم كمية الطاقة الحرارية المتبادلة الناتجة عن الاختلاف في درجات الحرارة.
الطاقة الكيميائية
يحصل الجسم على الطاقة الكيميائية من الأغذية المختلفة التي يتناولها، والتي تُستخدم في كافة أنواع الحركة مثل الرياضة، والتحدث، والعمل. تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية وصوتية، حيث يتم تخزين الطاقة في الطعام والجسم على شكل طاقة كيميائية. يمكن قياس الطاقة الكيميائية المخزنة في الطعام بوحدات كيلوكالوري (1000 سعرة حرارية).
الطاقة الميكانيكية
تمكن الطاقة الميكانيكية المتواجدة في الجسم من الحركات وأداء المهام اليومية. يتم توليد هذه الطاقة من خلال تحويل الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام إلى طاقة ميكانيكية لتحريك العضلات، مما يُسهل تنفيذ الأنشطة اليومية مثل التنفس، والمشي، والجري، والقفز، ورفع الأشياء، والسحب، وما إلى ذلك.
الطاقة الكهربائية
تعمل الطاقة الكهربائية على إرسال النبضات العصبية وإرسال إشارات من وإلى الدماغ. يحتوي الجسم على عناصر ذات شحنات كهربائية محددة، مثل الصوديوم، والبوتاسيوم، والكالسيوم، والمغنيسيوم. تكاد جميع خلايا الجسم تستطيع توليد الطاقة الكهربائية باستخدام هذه العناصر المشحونة، والتي تعرف بالأيونات.
الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان
تُعبر الكفاءة الميكانيكية لجسم الإنسان عن كفاءة الجسم في تحويل الطاقة الكيميائية الكامنة إلى عمل مفيد، وغالبًا ما يتم التعبير عنها بالنسبة المئوية. يمكن حساب الكفاءة من خلال المعادلة التالية:
كفاءة الجسم (%) = (الشغل اللازم للقيام بعمل مفيد / الشغل الناتج عن الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة) × 100%
بالصيغة الرمزية:
η (%) = (wo / wi) x 100%
حيث تشير الرموز إلى:
- η: كفاءة الجسم.
- wo: الشغل اللازم لتحقيق عمل مفيد، وهو الشغل المطلوب لنقل الطاقة الميكانيكية أو الحرارية إلى البيئة المحيطة.
- wi: الشغل الناتج عن الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة.
تجدر الإشارة إلى أن الجسم يعتبر غير فعال بشكل كامل في تحويل الطاقة الغذائية إلى إنتاج ميكانيكي، مما يشير إلى أن كفاءة الجسم محدودة. وذلك نتيجة للطاقة المستهلكة في عمليات الأيض، حيث لا يمكن استخدام هذه الطاقة للقيام بأعمال مفيدة.
علاوة على ذلك، تؤثر بعض العوامل الأخرى في هذا المجال، مثل ما يحدث خلال التفاعلات الكيميائية، حيث تتولد طاقة حرارية إضافية تعزز انقباضات العضلات، بالإضافة إلى الاحتكاك في المفاصل والأنسجة الأخرى، مما يؤدي إلى تقليل كفاءة الجسم بشكل ملحوظ.
