Physique-chimie pour la santé (ST2S) · Première · Faire des choix autonomes et responsables
Les besoins énergétiques de l’être humain
Dépenser, perdre, apporter de l’énergie.
En bref
Même au repos, ton corps dépense de l'énergie : pour battre, respirer, maintenir 37 °C.
Même au repos, ton corps dépense de l'énergie : pour battre, respirer, maintenir 37 °C. Connaître cette dépense et l'énergie apportée par les aliments, c'est la base d'une alimentation réfléchie.
Les unités d'énergie
| L'unité | Sa correspondance |
|---|---|
| Joule (J) | Unité internationale |
| Kilojoule (kJ) | 1 kJ = 1 000 J |
| Calorie (cal) | 1 cal ≈ 4,18 J : énergie pour élever de 1 °C la température de 1 g d'eau |
| Kilocalorie (kcal) | 1 kcal = 1 000 cal ≈ 4,18 kJ |
Sur les étiquettes, « calorie » désigne en fait la kilocalorie.
La dépense énergétique journalière
La dépense énergétique journalière (DEJ) est l'énergie dépensée par l'organisme en 24 h. Elle comprend le métabolisme de base (MB, fonctions vitales au repos), la thermorégulation, la digestion et l'activité physique.
La relation de Harris et Benedict estime le MB (en kcal/jour) à partir de la masse m (kg), de la taille h (cm) et de l'âge a (années). Sous sa forme d'origine :
- homme : MB = 66,5 + 13,75 m + 5,00 h − 6,76 a ;
- femme : MB = 655,1 + 9,56 m + 1,85 h − 4,68 a.
On multiplie ensuite par un coefficient d'activité (≈ 1,4 pour une vie sédentaire, jusqu'à 2 pour une activité intense) : DEJ = MB × coefficient. Les coefficients sont toujours donnés dans l'énoncé.
Les pertes de chaleur du corps
| Le mode | Le principe | Exemple |
|---|---|---|
| Conduction | Contact direct avec un corps plus froid | S'asseoir sur un sol froid |
| Convection | Un fluide (air, eau) en mouvement emporte la chaleur | Le vent refroidit la peau |
| Rayonnement | Émission d'infrarouges, sans contact | Toute la surface du corps |
| Évaporation | La sueur absorbe de la chaleur en se vaporisant | Pendant l'effort |
Le muscle, convertisseur d'énergie
Un muscle convertit l'énergie chimique des nutriments en énergie mécanique (le mouvement) et en chaleur. Le rendement est faible, de l'ordre de 20 à 25 % : l'essentiel part en chaleur, d'où l'échauffement à l'effort.
Bilan : énergie chimique consommée = énergie mécanique + chaleur.
Une transformation qui libère de la chaleur est exothermique (combustion du glucose) ; une transformation qui en absorbe est endothermique (évaporation de la sueur, fusion de la glace).
L'énergie apportée par les aliments
| Le nutriment | Énergie par gramme |
|---|---|
| Glucides | ≈ 17 kJ (4 kcal) |
| Protides | ≈ 17 kJ (4 kcal) |
| Lipides | ≈ 38 kJ (9 kcal) |
Exemple : 100 g de pain contiennent 50 g de glucides, 9 g de protides et 1 g de lipides. E = 50 × 17 + 9 × 17 + 1 × 38 = 850 + 153 + 38 ≈ 1 041 kJ, soit environ 250 kcal.
Au laboratoire, on estime l'énergie d'un aliment en le brûlant sous un récipient d'eau et en mesurant l'élévation de température de l'eau.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
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1.Combien de joules vaut environ 1 calorie ?
2.Qu’est-ce que le métabolisme de base ?
3.Quel nutriment apporte le plus d’énergie par gramme ?
4.Le vent qui refroidit la peau illustre un transfert thermique par :
5.Quelle énergie apportent 20 g de glucides ?
6.Un muscle en activité convertit l’énergie chimique en :
0 / 6 questions
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