Question

Energia em sistemas biológicos

Quem nunca pensou na balança depois de comer um belo prato de macarronada? ou depois de saborear aquela pizza? talvez o melhor remédio seja uma boa sessão de ginástica para aliviar a consciência. Mas como fazemos para relacionar a quantidade de energia ingerida numa refeição à quantidade de energia gasta durante uma atividade física? Primeiramente devemos saber que a unidade de medida de energia associada a sistemas biológicos é a "caloria" (cal) que podemos convertê-la para a unidade de medida de energia no sistema internacional de medida (S.I.), o "joule" (J) como: 1 cal = 4,18J. Porém no contexto da alimentação, principalmente nas tabelas nutricionais, quando se utiliza o termo "caloria", o correto seria utilizar "quilocaloria" (kcal). Atualmente algumas embalagens já trazem a notação correta, mas em algumas tabelas antigas ou mesmo em nossas conversas diárias o termo caloria ainda parece com frequência. Às vezes, encontra-se "Caloria", com letra "C" em maiúscula, para representar a "quilocaloria". Assim, somente para alimentos, podemos considerar: 1 Cal = 1 kcal = 4,18 kJ. Essa energia oriunda dos alimentos, é liberada em nosso organismo pelo processo de digestão.
A seguir temos os valores energéticos para cada tipo de alimento:

Carboidratos = 4 kcal/g ou 17 kJ/g
Proteínas = 4 kcal/g ou 17 kJ/g
Gorduras = 9 kcal/g ou 37 kJ/g
Vitaminas e minerais = 0

Suponha que você adore correr. Num belo sábado de manhã você acorda às 6h00 bastante disposto para correr cerca de 1h no parque. Mas claro, você sabe que não pode sair de casa sem tomar um bom café da manhã. Sabendo que somente 1/4 da energia consumida será convertida em trabalho para a conclusão de sua corrida, você preparou o seguinte café da manhã:

1 pão francês com margarina - 15 g de carboidrato
                                                  8 g de gordura
1 ovo cozido - 11 g de gordura
                        1,1 g de carboidrato
                        13 g de proteína
1 copo de suco de laranja - 46 g de carboidratos
                                           2 g de proteínas

Sendo a potência média de uma corrida de 700 W e que você correu durante 1h, responda os itens a seguir:

(a) Quanta energia obterá com seu café da manhã?
(b) Ao final de 1h de corrida, quanto trabalho seu corpo terá realizado?
(c) A energia proveniente do café da manhã foi suficiente para você completar a prova sem fadiga? explique.

Answer 1

Olá!


Primeiro calculamos a energia liberada ao ingerir cada item do café da manhã:

Pão:

17 kJ = 1 g
x        = 15 g

x = 255 kJ em carboidratos

37 kJ = 1 g
x        = 8 g

x = 296 kJ em lipídios (gordura)

Total: 551 kJ

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Ovo:

37 kJ = 1 g
x        = 11 g

x = 407 kJ em lipídios (gordura)

17 kJ = 1 g
x        = 1,1 g

x = 18,7 kJ em carboidratos

17 kJ = 1 g
x        = 13 g

x = 221 kJ em proteínas

Total: 646,7 kJ

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Suco de laranja:

17 kJ = 1 g
x        = 46 g

x = 782 kJ em carboidratos

17 kJ = 1 g
x        = 2 g

x = 34 kJ em proteínas

Total: 816 kJ

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Somando tudo, temos 2013,7 kJ de energia no café da manhã (alternativa A).

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Letra b:

Fórmula da potência:

P = T / ΔT

P = watt;
T = joule
ΔT = segundo

1 hora = 3600 segundos

Substituindo:

700 = T / 3600
T = 2.520.000 J (ou 2.520 kJ)

Esse é o trabalho total realizado em 1 hora de corrida.

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Letra c: entretanto, o exercício diz que apenas 1/4 da energia do café da manhã é convertida em trabalho, ou seja, 503,425 kJ. Perceba que é um valor muito inferior ao que é gasto durante 1 hora de corrida, então conclui-se que a energia consumida não é suficiente para ele concluir a corrida; ele precisaria consumir mais alimentos, consequentemente.

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Apenas por curiosidade, podemos calcular o tempo total que a pessoa conseguir realizar a corrida, considerando apenas o valor de 1/4 de energia disponível para ser convertida em trabalho:

700 = 503.425 / ΔT
ΔT = 719 segundos

1 minuto = 60 segundos
x             = 719 segundos

60 . x = 719
x = 12 minutos, aproximadamente.