Inimene kui soojusmasin

11. klass > Füüsika > 4. kursus: Energia

162

Inimene, nagu ka kõik ülejäänud elusorganismid vajavad toimimiseks „kütust“ – toitu – mis erinevate biokeemiliste protsesside käigus erinevat liiki energiateks muundatakse.

Seega võime kõiki bioloogilisi olendeid füüsika seisukohalt liigitada soojusmasinateks. Suurimaks erinevuseks auruturbiini või sisepõlemismootoritega on elusorganismide puhul asjaolu, et nad ei kasuta töö tegemiseks gaasi paisumist.

Elusolendid liiguvad lihaste abil kasutades selleks keeruka ehitusega molekulide – lihasvalkude – potentsiaalset energiat, mida tuleb suurendada välise kütuse – toidu manustamisega.

Nii nagu soojusmasinad, eraldavad ka bioloogilised olendid ümbritsevasse keskkonda soojust. Kui see võimalus puuduks, siis sellistes tingimustes elusolendid kaua eksisteerida ei suuda. Inimkeha jaoks on taoliseks kriitiliseks temperatuuriks umbes 36,6°C.

Kui soojusmasinad vajasid töötamiseks soojendit (keha, mis andis oma energiat töötavale gaasile), siis kuna elusorganismide puhul pole töötavaks kehaks gaas, siis ei vaja nad ka soojendit soojusmasina ehituse mõistes. Elusorganismide puhul tuleks käsitleda „soojendina“ allikat, kust saadakse töö tegemiseks vajalik energia.

Võrreldes „soojendilt“ ehk toidust saadava sisendenergia (Q1) ning keha poolt väliskeskkonda eraldatava soojusenergia (Q2) koguseid, näeme, et inimkeha kasutegur jääb suurusjärku kümmekond protsenti, maksimaalselt 25% kui inimene teeb väga rasket füüsilist tööd või pingutab muul moel – näiteks sportides. Samas kulutab inimkeha energiat ka magades ning vaimset (mis pole füüsika seisukohast mehaaniline) tööd tehes – nendes olukordades on inimkeha kasutegur võrdne nulliga. Nii ei olegi inimese vaimne töö ega ka selleks kuluv energia füüsika uurimisobjektiks.