爬一百層樓要吃幾個饅頭？感覺得吃不少吧，畢竟一般人爬樓，十幾二十層也就氣喘吁吁了，而一個饅頭，感覺都吃不飽啊。

不過要是我們用能量的角度考慮一下這個問題，又會得到不同的結果。

爬樓的過程就是爬樓者增加自身重力勢能的過程嘛，那我們可以很輕松地算出爬一百層樓需要的能量，一層樓3米一百層就是300米，一個人的質量按 50 千克算，其重力就是 500N（G=mg=50kg×10N/kg=500N）。300m乘500N，算出他爬一百層后會增加的重力勢能就是十五萬焦耳（Ep=300m×500N=150000J）。

知道了一百層樓的重力勢能，接下來我們看看一個饅頭能提供多少能量，一般來說，一個饅頭能提供的能量大約是200kcal（大卡），那么爬一百層樓所需的饅頭數是 150000J 除以 200kcal 嗎？不對，這兩個數的單位不統一，得換算下。

那一大卡對應多少焦耳呢，其實一大卡對應的能量，就是能讓一千克的水提升一攝氏度的能量，稍微換算一下就是4200J。

（Q=cmΔt=4.2×103J/kg·℃×1kg×1℃=4200J）。

一個饅頭200kcal，那就是就是，840000J。

有點不對勁了是不是，一個饅頭840000J，一百層樓150000J，怎么這一個饅頭的能量比爬一百層還多呀！甚至這么看起來，吃一個饅頭應該都能爬500多層樓了呀，這肯定不對吧！

那是我們哪里算錯了嗎，錯倒是沒錯，只是我們忽略了一個我們中學時就學過的道理，那就是能量的利用效率。

相信你還記得動滑輪這么個東西吧，書里經常畫一個圖就是一個工人師傅用動滑輪拉著一個重物往房頂送，在工人拉重物的時候，他付出的能量其實并沒有百分之百的傳給重物，而是一部分用來提升重物，一部分用來提升滑輪了，如果細追究起來，還有克服摩擦力做功、提升繩子等情況，它們都會消耗一部分工人師傅的能量。當時我們還專門學了一個物理量叫機械效率，就是用來描述目標任務需要的能量，比上消耗的總能量。

爬樓的情況也類似，上樓增加的重力勢能就相當于是我們要提升重物，是目標任務需要的能量，而我們的呼吸心跳、各種生命活動所消耗的能量就相當于滑輪、摩擦等這些，是為了達成目的不得不另外消耗的能量。而且這部分基礎代謝的能量還不少吶，這就讓我們吃進去的饅頭的能量，并沒有全都作用到提升自身高度這件事上。

一個成年人一天即使啥也不干，就純躺著，也要消耗大約一千大卡的能量，相當于五個饅頭，想要走路、看書、上樹、爬樓，那至少還得再加倆菜吧，更別說那些飯量大的，可能一頓就五個饅頭加兩個炒菜還外加一碗湯呢。所以如果要計算人體的能量利用效率，那可真是低得可憐。

不過聽到這個消息你也不用失落，因為能量輸出本來就不是我們的特長呀，即使你是一個大力士，每分鐘能背著一百公斤的杠鈴做十個蹲起，這能量輸出效率也就不到200瓦（P=1000N×1m×10/60s=166.7W），還不如一個煮蛋器。要是我們平時再不怎么鍛煉，細胳膊細腿的，那能量輸出效率可能就得跟一個電燈泡差不多了。

雖然能量輸出的功力不如電燈泡，但我們可以發明電燈泡啊，我們人類真正的厲害的地方在于用智慧解決問題，像前面提到的滑輪就是我們為了為了提升重東西而想出的辦法。當我們想上一百層樓時，其實也不用考慮吃幾個饅頭的問題，按下電梯，你看，這就到了。

作者：問題小分隊

審核：中國科學院物理所 研究員 羅會仟

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 星空計劃

內容資源由項目單位提供