Es un poco complicado, pero ya que estás preguntando, aquí va. Creo que el principal problema aquí es que la energía es un concepto difícil para envolver el cerebro, aunque lo usemos todos los días. La definición de calor de energía se usó porque era la más fácil de medir, y dado que el agua es un maravilloso disipador de calor, es bastante fácil verter una cantidad de energía en el agua y medir cuánto se pone midiendo la temperatura, de ahí la forma en que la caloría está definida.
La física define la energía por el joule (J), al menos en el sistema NMS (en el cgs está definido por el erg). Se mide como la fuerza ejercida sobre una distancia por lo que también se llama un newton-metro (Nm). Ahora, en un sistema perfecto sin pérdidas de calor, si ejerce 4.184 julios haciendo que un sistema se mueva y luego lo frene sin pérdida, produciría calor, suficiente calor para elevar 1 g de agua a 1 ° C. Por lo tanto, tanto joules como calorías miden la energía.
La razón por la cual esto se ha asociado durante tanto tiempo con la nutrición es que el contenido nutricional de los alimentos solía medirse encendiéndolo en un entorno cerrado y midiendo la diferencia de temperatura en el ambiente. En una de las extravagantes rarezas de la ciencia, los alimentos producen MUCHAS calorías (por 4.184J = 1 caloría) así que cuando hablamos de nutrición hablamos de kilocalorías, que es (por alguna razón totalmente desordenada) representada como una Caloría ( con una “c” mayúscula). Entonces, cuando las personas hablan de las calorías que están consumiendo una quema, realmente significan kilocalorías o calorías. Cada vez más en la literatura científica, la Caloría se está abandonando a favor del kilojulio, lo cual está completamente bien conmigo.
Ahora, una vez que comienzas a hablar del metabolismo energético, la comida recorre tres lugares del cuerpo: los procesos básicos que te mantienen vivo (tasa metabólica basal, a menudo aproximada como gasto de energía en reposo), energía que usas para el movimiento (gasto energético activo) y la energía que usas metabolizando los alimentos que comiste (efecto térmico de los alimentos). Este último es el motivo por el cual medimos el gasto de energía en reposo en ayunas.
La tasa metabólica basal es bastante estable y constante, aproximadamente 1 kcal / kg / hora para los hombres y aproximadamente 15% menos para las mujeres (MUY aproximadamente), aunque puede variar bastante si una persona se recupera de una enfermedad o lesión (tenemos que tener esto en cuenta para el tratamiento nutricional en un entorno clínico). Por lo general, cuesta alrededor del 10% del contenido calórico de los alimentos para procesar esa comida en el cuerpo.
La mayor variación proviene de nuestra actividad. Por algún extraño accidente histórico, nuestros cuerpos tienen una eficiencia del 20-25% para convertir la energía de los alimentos en energía mecánica (correr, nadar, andar en bicicleta, etc., perder el resto en forma de calor) y el joule es aproximadamente el 24% de una caloría. Esto hace que (accidental y casualmente) sea fácil estimar el consumo calórico de una persona si conoce su potencia de salida, o viceversa. Por ejemplo, si produzco 250 vatios en la bicicleta (los vatios son potencia, o la cantidad de energía que se produce por unidad de tiempo, y se definen como producción de 1 joule por segundo) puedo multiplicar mi potencia (250 W) por el tiempo en segundos que lo produje (1 hora = 3600 segundos) Obtengo la energía que produje, 900000 julios o 900 kilojulios. Por la relación accidental, puedo estimar que quemé alrededor de 900 kilocalorías produciendo ese esfuerzo (que, por cierto, sería el límite de lo que puedo hacer en una hora y estaría bastante agotado)). Teniendo en cuenta mi tasa metabólica basal de aproximadamente 80 kcal / h, puedo estimar mi gasto de energía total durante esa hora en aproximadamente 980 kilocalorías, o aproximadamente 12.25 veces mi tasa metabólica. En fisiología del ejercicio diríamos que mi ciclismo fue una actividad MET de 12.25.
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(Realísticamente, en el laboratorio, no hacemos esto, medimos el gasto de energía de alguien directamente en diferentes salidas de potencia y luego lo usamos para medir EE de manera más precisa).
