Consumo energetico: calorie e joule

Partiamo dalle basi e prestiamo bene attenzione alle unità di misura ed alle abbreviazioni.

Parliamo ora un po di fisica, termodinamica e biologia:

• la caloria (cal) è definita dalla termodinamica come l’energia necessaria per far aumentare 1 grammo di acqua distillata (da 14,5 a 15,5 gradi centigradi) alla pressione di 1 atmosfera
• la grande caloria (kcal o Cal) rappresenta tutto quanto detto sopra eccetto la quantità di acqua distillata che passa da 1 a 1000 grammi. Detto questo la grande caloria corrisponde a 1000 calorie.

La grande caloria è utilizzata in biologia per quantificare l’apporto energetico di una certa quantità (in genere espressa in grammi) di un determinato alimento ed in fisiologia per misurare il consumo energetico del proprio organismo.

Detto questo possiamo introdurre il joule (J) che rappresenta nel sistema internazionale (SI) l’unità di misura dell’energia.

La relazione che lega la caloria al joule è la seguente:

1 cal = 4,184 j

oppure

1 Cal = 1 kcal = 4184 J = 4,184 kJ

Siamo quindi arrivati al punto che, orientativamente, 1 kcal equivale circa a 4 joule. Tutto chiaro?

Passiamo ora alla bicicletta: siccome quando pedaliamo il nostro organismo brucia energia (per questo dobbiamo alimentarci in maniera adeguata) vogliamo capire quanta energia abbiamo consumato durante il nostro sforzo (non entro nel merito del tipo di combustibile utilizzato, ma mi riferisco solamente al valore).

La potenza e’misurata per semplicità in Watt in quanto le unità di misura in gioco, riguardando appunto energia su tempo, sarebbero joule su secondi (j/s).

Il nostro misuratore di potenza (PowerMeter) ci permette di misurare in maniera precisa e puntuale questa energia, perché ha a disposizione tutte le informazioni relative alla potenza meccanica generata nel tempo del nostro allenamento o della nostra corsa.

Il consumo energetico, espresso in kJ è cosi definito:

kJ = (Pm x t x 60 )/ 1000

dove:

• Pm rappresenta la potenza media espressa in Watt
• t indica il tempo espresso in secondi

Questo valore, in kJ, è il valore che leggete nel vostro SRM PowerControl8.

Ma abbiamo esordito dicendo che il consumo energetico viene espresso in kCal e non in kJ. Come possiamo quindi “trasformare” questo parametro in calorie per facilmente compararlo con quel parametro che leggiamo comunemente in qualsiasi alimento? Andiamo quindi avanti…

Dobbiamo ora chiarire un punto molto importante: abbiamo parlato di energia meccanica, ossia l’energia che il nostro corpo ha trasferito alla catena per muovere la nostra bicicletta. A fronte di 1000 kJ di energia meccanica consumata (quella che leggo nel PowerControl8 per esempio) il mio corpo ne ha prodotta circa 4 volte tanta per mantenere le funzioni vitali del corpo. Valutiamo un efficienza di circa il 25% del nostro organismo.

Allora, ritornando ai numeri, se nel mio PowerControl8 leggo 1000 kJ trasferiti significa che il mio corpo ne ha prodotti 4000 (abbiamo detto che l’efficienza è circa del 25%).

Andando avanti con il calcolo possiamo dire che i 4000 kJ prodotti corrispondono a 1000 kcal (ricordiamo che per trovare le calorie a partire dai joule dobbiamo dividere per circa 4).

Il risultato è quindi più semplice di quanto sembra:

se sul PowerControl8 leggo, nel campo dell’energia consumata, 2500 kJ, questi corrispondono a 2500 Cal consumate dal nostro organismo.

Tutto questo perché non è possibile, se non con strumenti molto particolari come i metabolimetri per esempio i quali analizzano i gas immessi nel corpo e quelli emessi, misurare cosa succede nel nostro corpo. Valutando l’energia meccanica (ovviamente se la misura del vostro PowerMeter è precisa ed accurata) riusciamo ad ottenere una ottima stima del consumo energetico.

Per anni, prima dell’avvento dei misuratori di potenza, era molto comune utilizzare un algoritmo che, in base all’età, il sesso, il peso, i battiti cardiaci attuali e quelli a riposo e la durata dello sforzo dava una stima (a volte molto distante dalla realtà) dell’attività del nostro organismo.

Mi viene ora in mente uno studio che fu fatto qualche anno fa durante un intero giro bio (under23) riguardo al consumo durante una corsa a tappe. I dati che furono raccolti con i PowerMeter SRM servirono appunto per quantificare tale stress e permettere ai nutrizionisti di avere le migliori informazioni possibile per il reintegro.

Visto che oggi questo argomento è molto caldo e sentito (alla fine la benzina è una cosa indispensabile in qualsiasi motore) spero che questa lettura abbia chiarito qualche vostro dubbio!

Alla prossima 🙂