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      Thème : Transition
      1ère publication: 20.12.2024       Dernière mise à jour: 27.12.2024

Energie et corps humain - quelques ordres de grandeur

Chiffres sur les consommations et les transformations d'énergie dans le corps humain

Le métabolisme d'un humain consomme de l'énergie (calories) à chaque instant de sa vie, d'autant plus lorsqu'il doit se réchauffer ou fournir un effort physique intense.
Voici quelques chiffres sur notre consommation d'énergie corporelle, et sur l'énergie mécanique que nous sommes capable de fournir. Ces chiffres sont accompagnés de comparaisons avec les consommation d'énergie des machines qui nous entourent.

énergie sport

Rappels : l'énergie correspond à une certaine puissance déployée pendant une durée : une énergie d'un watt-heure correspond à une puissance d'un watt utilisée pendant une heure.
1000 calories d'énergie (1 kcal) sont parfois notés 1 Cal en diététique, c'est à dire une "grande calorie" (avec "C" majuscule").
1000 calories d'énergies (1 kcal) valent 4.184.000 joules, ou 1,16 kiloWatt-heure (1 kWh = 3600 kJ).
Ou encore : 1 Kilocalories = 0.0012 Kilowatts-heure.

L'énergie qu'un être humain peut fournir


- 400 watts-heure : coureur cycliste en activité (puissance utile de 400 watts fournie pendant une heure lors d'une course cycliste).
400 watts correspondent approximativement à la puissance utile fournie par un aspirateur domestique, qui pour cela absorbera 1800 à 2400 watts de puissance électrique.
- 50 à 150 watts-heure : énergie mécanique (via un effort physique) fournie par un adulte lors d'exercices intenses.
Un ouvrier, lors d'une journée de travail physique assez intense, peut maintenir une puissance de 75 watts : il fournit ainsi environ 75 watts-heure d'énergie, chaque heure.
Pour comparaison, un ordinateur de bureau type PC consomme entre 150 et 200 watts par heure d'énergie électrique.
- 100 watts-heure : énergie sous forme de chaleur que libère le corps humain, pendant une heure. Pour comparaison, un petit radiateur électrique portatif produit environ 1000 à 2000 W de chaleur, soit autant que 10 à 20 personnes rassemblées.
Un poêle à bois domestique de 8 kiloWatts libère autant de chaleur que 80 personnes rassemblées, approximativement.


Energie consommée par notre métabolisme


Le métabolisme d'une personne d'âge moyen brûle entre 2000 et 3000 kilocalories par jour, soit environ 2,3 à 3,4 kWh d'énergie, qui proviennent de son alimentation.
Le cerveau est l'organe qui consomme le plus d'énergie : environ 20% de notre consommation totale.
Les calories absorbées lors d'un déjeuner "normal" (qui représente ou devrait représenter 40 % de l'apport total journalier) est d'environ 750 à 850 Kcal (soit 900 à 1020 Wh).
A titre d'exemple, dans le cadre d'aide alimentaire à une population, l'assistance alimentaire est censée fournir 2100 kcal par personne et par jour (soit 2,52 kWh).
Durant le sommeil, notre métabolisme consomme moins d'énergie : entre 50 et 100 kcal par heure de sommeil (60 à 120 kWh par heure).

Pour comparaison, une batterie de vélo électrique contient couramment 500 Wh (watt-heure) d'énergie, ce qui équivaut à moins du quart de l'énergie alimentaire nécessaire quotidiennement à un humain.
Autre comparaison : le pouvoir calorifique d'une bûche en bois est de 4000 à 4500Wh par kilo. Une petite bûche d'un kilogramme va ainsi déployer 4000 à 4500 Watts-heure d'énergie sous forme de chaleur en brûlant. Cela équivaut à une quantité d'énergie supérieure à celle, alimentaire, brûlée par un humain en 24 heures.


Alimentation et énergie utilisable par le corps humain


- 100 grammes de pain contiennent environ 250 kilocalories. équivalent à 300 watts-heure d'énergie.
- 100 grammes de pâtes contiennent environ 350 kilocalories, soit 420 watts-heure d'énergie.
- 100 grammes de riz complet cuit : environ 158 kilocalories, soit 190 watts-heure d'énergie.
- 20 grammes de beurre : environ 150 kilocalories, soit 180 watts-heure d'énergie.


Transports et consommation d'énergie : des exemples pratiques


Exemple 1 : piéton ou cycliste faisant des courses
Dans l'hypothèse d'une personne effectuant un trajet aller-retour d'une heure, à pied ou à vélo, pour faire ses courses d'alimentation :
- la personne, en une heure, utilise 280 kcal d'énergie pour son déplacement actif et son métabolisme, soit environ 336 watts-heure d'énergie.
- à son retour des courses, si la personne transporte dans ses sacs suffisamment d'alimentation pour se nourrir une semaine complète, à tous les repas, cela représente un stock d'énergie 16 à 24 kWh d'énergie, sous forme de calories alimentaires.

Exemple 2 : automobiliste faisant des courses
Dans l'hypothèse d'une personne effectuant un trajet aller-retour d'un quart d'heure en automobile individuelle, pour faire ses courses d'alimentation :
- la personne, en un quart d'heure de trajet sans effort physique, utilise 40 kcal d'énergie pour son déplacement passif et son métabolisme, soit environ 48 watts-heure d'énergie pendant ces 15 minutes.
- la voiture de la personne (estimation de consommation 7 litres d'essence au 100 km) consommera environ 1 litre en 15 minutes pour parcourir une quinzaine de kilomètres.
Ce litre de carburant brûlé pour le trajet représente une énergie de 10 kWh.

En résumé :
- en une heure, dans l'exemple 1, la personne a utilisé moins de 400 Wh d'énergie pour son déplacement, et ramener chez elle un stock d'énergie alimentaire équivalent à 16 voire 24 kWh d'énergie.
- en un quart d'heure, dans l'exemple 2, l'automobiliste a utilisé au total plus de 10000 Wh (10 kWh) d'énergie lors de son déplacement (25 fois plus que le piéton ou cycliste) pour ramener une quantité équivalente ou supérieure de denrées alimentaires à son domicile.




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