O corpo humano utiliza a energia extraída dos alimentos, para manter o funcionamento dos seus órgãos, realizar seus processos bioquímicos, manter a temperatura do corpo e, ainda, realizar trabalhos externos, tais como andar, correr e pular.
A equação da conservação da energia no corpo humano é escrita como ) !$ \triangle\,E = \triangle\,Q - \triangle\,W !$, em que !$ \triangle\,E !$ a variação de energia interna ou, nesse contexto, da energia armazenada no corpo; !$ \triangle\,Q !$ é a quantidade de calor trocada com o ambiente e !$ \triangle\,W !$ é o trabalho realizado pelo corpo.
Quando em repouso, sem realizar trabalho externo, uma pessoa consome, em média, uma taxa de energia entre 100 W e 120 W. A taxa mínima de consumo, denominada taxa de metabolismo basal, indica a quantidade de energia necessária para a realização de tarefas imprescindíveis, tais como respiração e bombeamento de sangue através do sistema circulatório.
A energia utilizada pelo corpo é obtida a partir de reações de oxidação, como a da glicose, apresentada a seguir.
!$ C_6H_{12}O_6(s) + 6O_2(g) \xrightarrow{oxidação} 6H_2O(l) + 6CO_2(g) + 686\,Kcal !$
Nessa reação química, são liberadas 686 kcal por mol de glicose. A quantidade exata de energia liberada por litro de oxigênio consumido depende da dieta adotada. Em uma dieta típica, a energia liberada por litro de O2 consumido é de 4,9 kcal.
A eficiência 0 com que um corpo realiza o trabalho externo !$ \triangle\,W_{ext} !$ é definida por !$ \eta = { \large \triangle\,W_{ext} \over \triangle\,E} !$, em que !$ \triangle\,E !$ é a energia consumida durante a realização desse trabalho. !$ \triangle\,W_{ext} !$ pode ser diretamente medido, ao passo que !$ \triangle\,E !$ é medido com base na quantidade de oxigênio consumido pelo corpo durante a realização do trabalho.
A esse respeito, considere
• aceleração da gravidade: g = 10 m/s2;
• constante universal dos gases: R = 8,31 J/mol K;
• temperatura Kelvin: K = C + 273, em que C é a temperatura em graus Celsius;
• valor da caloria: 1 cal = 4,19 J.
Considere que 20% de um metabolismo basal de 120 W sejam necessários para repor a perda de calor para o ambiente. Nesse caso, se o corpo estiver à temperatura de 36 °C e o ambiente, a 25 °C, então, depois de 1 minuto, a variação total de entropia do sistema corpo + ambiente será de
