При окислении 1 моль глюкозы в живых клетках организма фосфорилируется 38 моль АДФ и АТФ и затрачивается соответственно 1520 кДж(380ккал) энергии.При езде на велосипеди человек затрачивает около 40 кДж в минуту.Рассчитайте,сколько граммов глюкозы должно окислиться в организме и какой объём углекислого газа выделит человек при езде на велосипеди в течении 6 ч 20 мин
Для решения данной задачи необходимо вычислить, сколько моль глюкозы необходимо для выработки 1520 кДж энергии и затем определить, сколько граммов это будет.
Известно, что при окислении 1 моль глюкозы выделяется 1520 кДж энергии. Поэтому, для выработки 1520 кДж энергии необходимо окислить 1 моль глюкозы.
Теперь рассчитаем, сколько граммов глюкозы это составляет. Молярная масса глюкозы (C6H12O6) равна 180 г/моль.
1 моль глюкозы = 180 г 1520 кДж = 1520000 Дж
Таким образом, для выработки 1520 кДж энергии необходимо окислить: 1520000 Дж / 1520 кДж = 1000 моль глюкозы
Теперь рассчитаем, сколько граммов глюкозы это составляет: 1000 моль * 180 г/моль = 180000 г = 180 кг
Таким образом, для выработки 1520 кДж энергии необходимо окислить 180 кг глюкозы.
Теперь рассчитаем объем выделяемого углекислого газа. При окислении 1 моль глюкозы выделяется 6 молей углекислого газа (CO2).
Теперь вычислим, сколько моль глюкозы окислится за 6 часов 20 минут: 6 часов 20 минут = 380 минут За 1 минуту человек выделяет 40 кДж энергии, что соответствует окислению 1 моль глюкозы.
Таким образом, за 380 минут выделяется: 380 минут * 40 кДж = 15200 кДж
Теперь найдем количество моль глюкозы, которое будет окислено: 15200 кДж / 1520 кДж = 10 моль глюкозы
Теперь рассчитаем объем углекислого газа: 10 моль * 6 = 60 моль CO2
Объем углекислого газа можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа: V = nRT/P
где n - количество моль газа, R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль*К)), T - температура в Кельвинах, P - давление в Паскалях.
Предположим, что температура окружающей среды равна 298K, а давление - 101325 Па (стандартное атмосферное давление).
V = 60 моль 8.31 Дж/(мольК) * 298 К / 101325 Па = 1.41 м³
Таким образом, человек выделит примерно 1.41 м³ углекислого газа при езде на велосипеде в течение 6 часов 20 минут.
Для начала вычислим общее количество энергии, которое человек затратит за время езды на велосипеде. Время езды составляет 6 часов 20 минут, что равно 380 минутам. Поскольку затраты энергии в минуту составляют 40 кДж, общее количество энергии составит: [ 380 \text{ мин} \times 40 \text{ кДж/мин} = 15200 \text{ кДж} ]
Теперь мы знаем, что при окислении 1 моля глюкозы выделяется 1520 кДж энергии. Чтобы узнать, сколько молей глюкозы необходимо окислить, чтобы получить 15200 кДж, выполним следующий расчет: [ \frac{15200 \text{ кДж}}{1520 \text{ кДж/моль}} \approx 10 \text{ моль глюкозы} ]
Молярная масса глюкозы (C6H12O6) составляет примерно 180 г/моль. Следовательно, масса глюкозы, которая должна окислиться, равна: [ 10 \text{ моль} \times 180 \text{ г/моль} = 1800 \text{ г} ]
Теперь рассчитаем объем углекислого газа (CO2), который выделится в процессе этого окисления. Из химического уравнения гликолиза и последующего окислительного фосфорилирования следует, что из 1 моля глюкозы образуется 6 молей CO2. Таким образом, образуется: [ 10 \text{ моль глюкозы} \times 6 \text{ моль CO2/моль глюкозы} = 60 \text{ моль CO2} ]
При нормальных условиях (0°C и 1 атм) один моль газа занимает объем 22.4 литра. Но поскольку стандартные условия для температуры и давления могут немного отличаться, для температуры тела и атмосферного давления около 25°C мы можем использовать среднее значение 24 л/моль для объема одного моля идеального газа. Тогда: [ 60 \text{ моль CO2} \times 24 \text{ л/моль} = 1440 \text{ л CO2} ]
Итак, при езде на велосипеде в течение 6 часов 20 минут человек должен окислить примерно 1800 граммов глюкозы, и при этом выделится около 1440 литров углекислого газа.
