正常人心脏在一次搏动中泵出血液约80mL，正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)平均值为1.6×104Pa，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

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1.6×10 ⁴ 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：
　　C ₆ H ₁₂ O ₆ (s)＋6O ₂ (g) 6CO ₂ (g)＋6H ₂ O(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： W ₁ ＝ 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 ＝ ×7×1.6×10 ⁴ ×80×10 ^-6 ＝1.49 (W)
　　(2)每天心脏跳动做功 W ＝1.49×24×3600＝1.29×10 ⁵ J
　　需葡萄糖提供热量Q＝W÷80%＝1.61×10 ⁵ J
　　C ₆ H ₁₂ O ₆ (s)＋6O ₂ (g) 6CO ₂ (g)＋6H ₂ O(g)      放热
　　180 g  　 6 mol                                2840×10 ³ J
　　 m (C ₆ H ₁₂ O ₆ )　 n (O ₂ )                         1.61×10 ⁵ J
　　 m (C ₆ H ₁₂ O ₆ )＝10.3 g
　　(3) n (O ₂ )＝0.343 mol
　　 V (O ₂ )＝0.343×22.4＝7.68 L