人體生理實驗 運動所消耗的熱量

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我們知道多「運動」可以幫助身體邁向健康，除了促進新陳代謝、血液循環、肌肉訓練…，還可以幫助我們「減重」! 這是因為運動過程中身體正在大量燃燒我們體內的有機物質，以產生能量幫助我們適應各種強度的運動。事實上，當我們舒服地坐在沙發上看電視時，身體內也會進行能量轉換的過程，因為身體無時無刻都在進行「代謝」，以維持正常的生理機能。

究竟運動時與平靜時身體消耗了多少O₂? 消耗了多少熱量?

本次實驗將透過偵測O₂濃度、CO₂濃度與呼吸容積，解開這個謎底!

實驗目的

本次活動將透過偵測O₂濃度、CO₂濃度與呼吸容積，搭配同學所學過的「細胞呼吸作用」基本概念，觀察運動前後所消耗的O₂與燃燒的熱量，探索運動與細胞能量轉換的關係

背景知識

無論是運動還是休息，葡萄糖都是「細胞呼吸」過程中主要所使用的燃料，根據能量守恆的概念，葡萄糖分子內的化學能最終可轉化為肌肉運動所需的動能。以下為葡萄糖分子在細胞呼吸過程中的能量轉換過程:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 能量

上述葡萄糖分解的細胞呼吸過程將釋放大量能量，每消耗1 mole葡萄糖會釋放約686 kcal的能量，我們體內透過此方式維持新陳代謝，並提供肌肉運動與其他器官運作的動力。當身體的活動量增加時，細胞呼吸的速率也必須增加，以因應能量的需求。透過上述反應式可得知: 要產生更多能量，則需要消耗更多的葡萄糖與O₂，生成更多的CO₂與水

在本次的活動中，你將透過O₂感應器偵測呼出氣體的O₂含量，以找出經由肺部所吸收的O₂百分比(%)，搭配肺活量計所測得的吸入空氣量(L)，即可進一步估算實際的O₂消耗量(L)。最後，藉由「化學計量」的概念，根據細胞呼吸方程式的係數，計算出所消耗的O₂量可轉化的能量

在處理數據時，你必需要做出一些假設: 首先，你需要假設平均而言，每次呼吸所吸入的氣體體積與吐出的氣體相同，再來，即使身體中可能正在代謝葡萄糖以外的有機分子，所有的計算都是基於標準條件下，第三，雖然我們無法確定在任何時間下身體正在消耗多少能量，但我們可以假設運動前和運動中能量消耗率的差異僅是由於運動造成的。最後，與任何實驗一樣，數據中或多或少存在一些誤差，但透過盡可能地遵守實驗流程，可以將誤差降至最低，並對運動期間消耗的能量做出良好的估計。

實驗設備與材料

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