رژیم — الک

بررسی

ادعا: می‌توان با استفاده از فلان رژیم غذایی ۳۰کیلوگرم در مدّت ۳۰روز چربی سوزاند و لاغر کرد.

مورد ۶۳

کانال الک

انرژی غذایی، یعنی آن مقدار انرژی که با خوردن غذاها کسب می‌کنیم، معمولاً با واحد کیلوکالری گزارش می‌شود، منتها این را برای راحتی و به اختصار «کالری» می‌گویند! پس وقتی کسی می‌گوید یک کف دست نان بربری ۳۰۰کالری دارد، منظورش این است که با خوردن آن مقدار نان به اندازهٔ ۳۰۰کیلوکالری انرژی برای مصرف کسب خواهد کرد. هر کالری برابر با ۴.۲ ژول است، ۳۰۰کیلوکالری می‌شود ۱۲۶۰کیلوژول. طبیعتاً این تمام انرژی داخل آن مادّه نیست، بلکه آن قسمتی از انرژی است که جذب بدن می‌شود تا بتواند بعداً آن را مصرف کند. وگرنه ممکن بود کسی بگوید به خاطر رابطهٔ E=mc2، داخل ۱۰۰گرم نان، حدود ۱۰۱۶ ژول یا ۲×۱۰۱۲کیلوکالری انرژی وجود دارد!

E = m c^{2} = 0.1 k g \times {(3 \times 10^{8} \frac{m}{s})}^{2} \approx 10^{16} J \approx 2 \times 10^{12} k c a l

به طور میانگین مردان ۲۵۰۰کیلوکالری و زنان ۲۰۰۰کیلوکاری در روز نیاز دارند. یعنی به ترتیب ۲۵۰۰کیلوکالری و ۲۰۰۰کیلوکالری در روز می‌سوزانند. طبیعتاً این عدد به ویژگی‌های فردی مثل وزن بستگی دارد و اندکی جابجا می‌شود. ما برای نمونه یک خانم را بررسی خواهیم کرد که در روز ۲۰۰۰کیلوکالری یا همان حدود ۸۰۰۰کیلوژول انرژی می‌سوزاند. توجه کنید که اعدادی که استفاده می‌کنیم حدودی هستند امّا نتیجه‌گیری کلّی نیز حدودی است و همین دقّت برای ما کافی خواهد بود. از این به بعد هم با واحد ژول کار خواهیم کرد. واحدها را هم معمولاً نمی‌گذارم تا معادلات الکی شلوغ نشوند، ولی هر جا که خواستید بدانید چه واحدهای استفاده شده‌اند کافی است ببینید عدد چه چیزی را گزارش می‌کند (طول، زمان، انرژی و غیره) و واحد SI آن را در نظر بگیرید (به ترتیب متر، ثانیه، ژول و غیره). دما را با درجهٔ کلوین بیان می‌کنیم. درجهٔ کلوین همان درجهٔ سانتی‌گراد است که صفرش به جای اینکه روی نقطهٔ انجماد آب تنظیم شده باشد، ۲۷۳درجه پایین‌تر است! پس ۰درجهٔ سانتی‌گراد همان ۲۷۳درجهٔ کلوین است. برای بدست آوردن درجهٔ کلوین باید درجهٔ سانتی‌گراد را به علاوهٔ ۲۷۳ کنیم.

برای شروع ما می‌خواهیم همین عدد ۸۰۰۰کیلوژول (مصرف روزانهٔ یک خانم) را از روش دیگری بدست بیاوریم. خب، از مورد ۵۱ و ۵۲ می‌دانیم که یک جسم سیاه در دمای T، از خودش انرژی تابش می‌کند و شدّت این تابش با توان چهارم T رابطه دارد.

I = c T^{۴}

در آن c یک عدد ثابت است که می‌توان با آزمایش بدست آورد و (در دستگاه واحدهای SI) حدوداً برابر است با:

۶ \times ۱ ۰^{- ۸}

این معادله مقدار انرژی‌ای که از یک واحد سطح در مدّت یک ثانیه تابش می‌شود را نشان می‌دهد؛ وقتی که دمای آن سطح T باشد. اگر جسم کاملاً سیاه نمی‌بود این c کمی تغییر می‌کرد. برای پوست انسان، مثل خیلی از سطوح دیگر، c تقریباً همین عدد است. دمای پوست چقدر است؟ گمانم حدود ۳۴ تا ۳۵درجهٔ سانتی‌گراد. درست است که بدن در ۳۷درجهٔ سانتی‌گراد کار می‌کند و این دما را تقریباً ثابت نگه می‌دارد، امّا تا به سطح پوست برسیم دما قدری افت می‌کند. ۳۵درجهٔ سانتی‌گراد هم که می‌شود ۳۰۸درجهٔ کلوین. خب پس از یک واحد سطح از بدن انسان چقدر انرژی در ثانیه تابش می‌شود؟

I = c T^{۴} = ۶ \times ۱ ۰^{- ۸} \times ۳۰ ۸^{۴} = ۵۴۰

خب، امّا دمای محیط بیرون که صفر نیست. منظورم این است که محیط بیرون نیز دمایی دارد و بنابراین از محیط به بدن تابش می‌شود. برای اینکه ببینیم بدن چقدر انرژی از دست می‌دهد باید مقداری که از محیط به بدن برمی‌گردد را از عدد بالایی کم کنیم. دمای محیط را ۲۴درجهٔ سانتی‌گراد یا همان ۲۹۷درجهٔ کلوین در نظر می‌گیریم. یک هوای خنک تازه، که بدون عرق کردن می‌شود راحت در آن وقت گذراند. با این حساب مقدار تابش از واحد سطح محیط (یعنی یک‌مترمربع) در هر ثانیه می‌شود:

I = c T^{۴} = ۶ \times ۱ ۰^{- ۸} \times ۲۹ ۷^{۴} = ۴۷۰

پس مقدار انرژیی که بدن در هر ثانیه از ۱مترمربع به صورت تابش از دست می‌دهد برابر می‌شود با ۴۷۰ - ۵۴۰ = ۷۰. این مقدار ژول در هر ثانیه از یک‌مترمربع به صورت برآیند تابش می‌شود. اگر بخواهیم مقدار کل تابش از بدن را حساب کنیم باید بدانیم مساحت بدن چقدر است. اینجا می‌خواهیم کل بدن نمونهٔ خانمی که داشتیم را با یک استوانه تخمین بزنیم. اگر محیط استوانه را ۷۵سانتی‌متر و ارتفاع آن را ۱۷۰سانتی‌متر بگیریم، مساحت حدود ۱.۳مترمربع بدست می‌آید. بنابراین انرژی تابش شده از کل بدن در هر ثانیه برابر می‌شود با:

۷۰ \times ۱ . ۳ \approx ۹۰ \frac{ژول}{ثانیه}

تقریباً مثل یک لامپ ۱۰۰واتی. با این حساب در هر روز چقدر انرژی به صورت تابش سوزانده می‌شود؟

۹۰ \frac{ژول}{ثانیه} = ۹۰ \times ۳۶۰۰ \frac{ژول}{ساعت} = ۹۰ \times ۳۶۰۰ \times ۲۴ \frac{ژول}{روز} \approx ۷۷۰۰۰۰۰ \frac{ژول}{روز} = ۷۷۰۰ \frac{کیلوژول}{روز} \approx ۸۰۰۰ \frac{کیلوژول}{روز}

بنابراین می‌بینیم که همان عدد ۸۰۰۰کیلوژولی که قرار بود به دست بیاوریم را بدست آوردیم!

حالا برگردیم سر ادعا. ۳۰کیلوگرم در ۳۰روز یعنی ۱کیلوگرم در هر روز. پس ادعا می‌گوید که به طور میانگین فرد باید ۱کیلوگرم در روز چربی سوزانده باشد. برای سوزاندن هر کیلوگرم چربی ۳۰۰۰۰کیلوژول باید مصرف شود. فرض کنید رژیم غذایی فرد چنان باشد که اصلاً هیچ انرژی‌ای وارد بدنش نشود. حتی کلم هم کالری دارد، امّا حالا بیایید چنین فرضی کنیم و ببینیم چه می‌شود. خب، پس هر روز از بدن فرد باید ۳۰۰۰۰کیلوژول خارج شود. در هر ثانیه می‌شود چقدر؟

۳۰۰۰۰ \frac{کیلوژول}{روز} = ۳ \times ۱ ۰^{۷} \frac{ژول}{روز} = \frac{۳ \times ۱ ۰^{۷}}{۲۴} \frac{ژول}{ساعت} = \frac{۳ \times ۱ ۰^{۷}}{۲۴ \times ۳۶۰۰} \frac{ژول}{ثانیه} \approx ۳۵۰ \frac{ژول}{ثانیه}

مقایسه کنید با حالت عادی که ۹۰ژول در ثانیه بود. خب، حالا باید قدم بعدی را برداریم. مساحت پوست نمونهٔ ما ۱.۳مترمربع بود. وقتی از کل پوست ۳۵۰ژول انرژی بیرون می‌آید، از هر مترمربع آن $\frac{۳۵۰}{۱ . ۳} \approx ۲۷۰$ ژول خارج می‌شود. سطح پوستی که ۲۷۰ژول در هر ثانیه تابش می‌کند دمایش باید چقدر باشد؟

۲۷۰ = c T_{پوست}^{۴} - c T_{محیط}^{۴} = ۶ \times ۱ ۰^{- ۸} \times(T_{پوست}^{۴} - ۲۹ ۷^{۴})

دمای محیط را همان قبلی، یعنی ۲۹۷درجهٔ کلوین، در نظر گرفته‌ایم. با این حساب کمی که جبرش را جلو ببریم خواهیم داشت:

T_{پوست}^{۴} \approx ۴ . ۵ \times ۱ ۰^{۹} + ۲۹ ۷^{۴} ⟹ T_{پوست} \approx ۳ ۳ ۳

یعنی دمای سطح پوست باید ۳۳۳درجهٔ کلوین یا۶۰درجهٔ سانتی‌گراد باشد! قضاوت با خودتان! فقط بگویم که وقتی دمای بدن به ۴۵درجهٔ سانتی‌گراد می‌رسد احتمال مرگ تقریباً صددرصد است! اگر کسی ادعا کند که من فلان رژیم را گرفتم و عرق زیاد هم نکردم و با این حال یک کیلوگرم در روز چربی سوزاندم، احتمالاً الان دیگر می‌دانید که چه جوابی باید به او بدهید.

آب برای تبخیر شدن انرژی می‌گیرد. به همین دلیل عرق کردن به خنک شدن بدن کمک می‌کند. هر لیتر آب حدود ۲۰۰۰کیلوژول انرژی می‌گیرد تا کامل تبخیر شود. با کمی جبر که می‌توانید خودتان به عنوان تمرین انجام دهید، معلوم می‌گردد که اگر فردی حدود ۴لیتر در روز عرق کند و تمام آن عرق از سطح بدنش تبخیر شود تا او را خنک نماید، آنگاه این تعریق به اندازهٔ ۱۰۰ژول بر ثانیه به خنک شدنش کمک می‌کند. یعنی اکنون از کل پوست باید $۲۵۰ = ۳۵۰ - ۱۰۰$ ژول انرژی در ثانیه تابش شود؛ که معادل است با حدود ۲۰۰ژول‌درثانیه به ازای هر مترمربع از پوست. بعد از تکرار تمام محاسبات بالا برای این عدد دما حدود ۳۲۵درجهٔ کلوین یعنی ۵۲درجهٔ سانتی‌گراد بدست می‌آید که هنوز بسیار زیاد است. این عدد را به عنوان تمرین محاسبه کنید. تازه از تأثیر گرم کنندهٔ لباس و اینکه دمای محیط لزوماً اینقدر خنک نیست و غیره هم بگذریم. برای برگشتن به دمای عادّی فرد باید بیشتر از ۹لیتر در روز عرق کند و تمام آن باید از سطح بدنش تبخیر گردد؛ یعنی مثلاً نباید عرقش را خشک کند و یا بگذارد که شرّه کند و به زمین بریزد!

پس این ادعا که فردی با یک رژیم ساده، بدون ورزش و تعریق سنگین، بدون آنکه عریان در محیطی خنک تمام روزهای خود را گذرانده باشد، بدون آنکه ورودی رژیمش صفر کالری باشد، در مدّت ۳۰روز ۳۰کیلوگرم چربی سوزانده است به نظر اشتباه می‌آید!

امتیاز: ۱۱/۳ – غیر قابل قبول

بررسی

پیوندها