Дано:
Энергия, расходуемая мышцами обеих рук за 3 минуты: 18 кДж
Найти:
Количество глюкозы (в граммах) и кислорода (в литрах), которые расходуются при работе мышц за 20 минут, 1 час и 7 часов.
Решение с расчетом:
1. Рассчитаем, сколько энергии расходуется за 20 минут работы:
Энергия за 20 минут = (18 кДж / 3 мин) * 20 мин = 120 кДж
Теперь рассчитаем, сколько молей глюкозы это эквивалентно, зная что 1 моль глюкозы дает 1520 кДж энергии:
Количество молей глюкозы = Энергия / энергия, выделяемая при полном окислении 1 моль глюкозы
Количество молей глюкозы = 120 кДж / 1520 кДж/моль = 0.079 моль
Молярная масса глюкозы = 180 г/моль
Масса глюкозы = Количество молей * молярная масса = 0.079 моль * 180 г/моль = 14.22 г
Также рассчитаем количество кислорода, необходимое для полного окисления этой глюкозы:
По уравнению реакции полного окисления глюкозы, каждая молекула глюкозы требует 6 молекул кислорода.
Количество молей кислорода = количество молей глюкозы * 6 = 0.079 моль * 6 = 0.474 моль
Молярный объем газа при нормальных условиях равен 22.4 л/моль, поэтому
Объем кислорода = количество молей * молярный объем = 0.474 моль * 22.4 л/моль = 10.6 л
2. Для 1 часа работы:
Энергия за 1 час = (18 кДж / 3 мин) * 60 мин = 360 кДж
Количество молей глюкозы = 360 кДж / 1520 кДж/моль = 0.237 моль
Масса глюкозы = 0.237 моль * 180 г/моль = 42.6 г
Объем кислорода = 0.237 моль * 6 * 22.4 л/моль = 31.9 л
3. Для 7 часов работы:
Энергия за 7 часов = (18 кДж / 3 мин) * 420 мин = 2520 кДж
Количество молей глюкозы = 2520 кДж / 1520 кДж/моль = 1.658 моль
Масса глюкозы = 1.658 моль * 180 г/моль = 298.4 г
Объем кислорода = 1.658 моль * 6 * 22.4 л/моль = 222.8 л
Ответ:
За 20 минут работы мышцы расходуют примерно 14.22 г глюкозы и 10.6 л кислорода.
За 1 час работы мышцы расходуют примерно 42.6 г глюкозы и 31.9 л кислорода.
За 7 часов работы мышцы расходуют примерно 298.4 г глюкозы и 222.8 л кислорода.