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我们的身体如何感知“热”?

网站发布网 2019-04-16 00:05  WZFBW.COM

当我们“感觉”到热的时候,是因为电磁辐射激发了我们体内的水分子吗?

首先声明,我并不是一名生物学家,但我浏览了一部分网站来补充知识,毕竟对高中时生理解剖学课的记忆已经模糊,所以希望我所回答的生物学部分是相当精准的。

我们的身体如何感知“热”?

好了现在让我们来区分“热”这个字的两种用法。热是一种感觉,当我们皮肤中的热敏神经检测到皮肤表层温度和身体内部温度之间存在差异时,就会产生这种感觉。不过,“热”在物理学中也有特定的含义,即热能。

我们的身体如何感知“热”?

热感来自探测皮肤温度的神经末梢。当热能流入皮肤时,皮肤的温度会升高。在适度温度范围内,神经末梢往往会适应这种变动——这就是为什么当你开始洗热水澡时感觉很烫,但随后会逐渐适应水温。由此可见,神经末梢对温度变化极为敏感。

来源:天文在线

一般来说,热量在两处之间传递的方式有三种:对流、传导和辐射。

对流发正在流体中。当流体中温度较高的部分上升时(同时较冷部分下降)便形成对流——但这与神经传导并没什么关系。

我们的身体如何感知“热”?

热传导发生在两个直接接触的物体之间。例如,用手握着一个热马克杯时,热量就直接从杯子流向你的手,使皮肤温度升高,你就会感觉到热。然而整个过程中都没有发生任何光子交换——只有分子间的相互撞击。

辐射以光子形式携带热量。这意味着辐射携带热量并不需要热物体和人之间进行直接接触,因为光子可以穿透空气,甚至真空。

因为我们日常接触的许多物体(任何温度低于500摄氏度的物体)都是通过红外线辐射其大部分能量,所以我们经常认为红外线即是“热辐射”。其实,所有波长的光都携带热量。太阳太热了,以至于它的大部分光线都以可见光波长辐射出来,然后这些光子给予地球(包括地球上的人)热量。

另外,不仅仅是水分子,任何物体都能吸收光子。例如,每一位喜欢赤脚走路的人都知道,一条完全干燥的人行道在阳光明媚的日子里会变得非常烫脚。也许你会联想到微波炉的作用原理,它发射光子,然后这些光子被水分子(以及食物中常见的其他分子,如脂肪)高效吸收。你的身体会吸收微波,但它们并不由太阳或其他物体大量产生。

我们的身体如何感知“热”?

此时此刻,光子撞击你的皮肤,其中一些光子会被反射,这样我们就能看到他人。我们正是通过看到从皮肤反射回来的可见光子做到的。但并不是所有的光子都会反射回来——不然,人们看起来就是纯白色的了。那些没有反射回来的光子就被吸收了,将能量转移到皮肤上,提高皮肤的温度,于是我们再次感受到了“热”。

来源:天文在线

我们的身体如何感知“热”?

热量

在热力学中,热是通过除热力做功和物质转移以外的机制,向热力学系统传递或自热力学系统传递的一种能量。这些机制包括:热传导,通过静止物体的直接接触,或通过一堵不透物质的墙壁或屏障进行传递;热辐射,在分离的物体之间进行;做功,环境对相应系统做等容机械功;焦耳加热,由外部系统驱动的电流通过相关系统进行的加热;以及这些模式的组合。

我们的身体如何感知“热”?

当两个温度不同的系统之间存在一条合适的路径时,热必然立即自发地从热系统到冷系统进行传递。热传导是由微观粒子(如原子或分子)的随机运动引起的。相反,热力学功是由对系统整体状态变量直接作用的机制定义的;例如,通过具有外部可测量力的活塞运动改变系统的体积,或通过外部可测量的电场变化来改变系统内部的极化状态。传热的定义并不要求过程全部都是渐变的。例如,一道闪电就能把热量传递给一个物体。

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来源:天文在线
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