Question

正常人心脏在一次搏动中泵出血液约80 mL，正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)平均值为1.6×10⁴ Pa，心跳每分钟约70次．设人类消耗体内的葡萄糖产生的热量最高可有80%(睡眠时)用来维持心脏的跳动，葡萄糖与氧气反应产生热量的反应的化学方程式为：
　　C₆H₁₂O₆(s)＋6O₂(g)6CO₂(g)＋6H₂O(g)(放出热量2804 kJ)
　　求：(1)心脏工作的平均功率约为多少瓦？
　　(2)由于心脏跳动每天需消耗多少克葡萄糖？
　　(3)维持生命每天需消耗多少升氧气？

Answer 1

(1)1.49 W　(2)10.3 g　(3)7.68 L

(1)设靠近心脏的某种血管横截面积为S，心脏压送血液的平均压强为p，心脏一次搏动可使血液在血管中向前推进距离L，心脏搏动一次做功：W₁＝pSL，心脏每分搏动70次，其平均功率为P，P＝70×PSL，式中SL为心脏一次搏动中泵出的血液量，SL＝80mL
　　所以P＝pSL＝×7×1.6×10⁴×80×10^-6＝1.49 (W)
　　(2)每天心脏跳动做功W＝1.49×24×3600＝1.29×10⁵ J
　　需葡萄糖提供热量?Q＝W÷80%＝1.61×10⁵ J
　　C₆H₁₂O₆(s)＋6O₂(g)6CO₂(g)＋6H₂O(g)      放热
　　180 g  　 6 mol                                2840×10³ J
　　m(C₆H₁₂O₆)　n(O₂)                         1.61×10⁵ J
　　m(C₆H₁₂O₆)＝10.3 g
　　(3)n(O₂)＝0.343 mol
　　V(O₂)＝0.343×22.4＝7.68 L