淺談人體中的能量轉(zhuǎn)化_人體能量轉(zhuǎn)化.docx

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1、淺談人體中的能量轉(zhuǎn)化_人體能量轉(zhuǎn)化　　摘要：本文結(jié)合能量概念和能量守恒定律，討論了人體生命現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化等問(wèn)題。主要內(nèi)容包括能量形式的多樣性、能量守恒定律的重要意義、人體中的能量轉(zhuǎn)化、體溫和體溫調(diào)節(jié)等?！　￡P(guān)鍵詞：能量守恒定律能量代謝體溫調(diào)節(jié)醫(yī)用物理教學(xué)研究　　一、能量形式的多樣性　　自然界的任何過(guò)程，包括人類的生產(chǎn)活動(dòng)和人體的生命活動(dòng)都離不開能量。弄清楚能量概念，掌握能量守恒定律，對(duì)指導(dǎo)人們的生活、工作和學(xué)習(xí)，都具有重要而普遍的意義。在國(guó)際單位制中，能量的單位是焦（J）；在研究微觀粒子時(shí)，也常用電子伏（eV）為能

2、量的單位，。能量通常以機(jī)械能、內(nèi)能、電能、原子能和化學(xué)能等多種形式出現(xiàn)在不同的運(yùn)動(dòng)中，并通過(guò)作功或傳熱等方式進(jìn)行轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。人體生命活動(dòng)中的能量主要來(lái)源于攝入食物的氧化分解?！　C(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能）。動(dòng)能的變化通過(guò)機(jī)械功，按動(dòng)能定理與勢(shì)能、內(nèi)能、電能等其他形式能量進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化?！　?nèi)能是由系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)所決定的能。一般地說(shuō)，系統(tǒng)是由大量分子、原子組成的，系統(tǒng)的內(nèi)能是全部微觀粒子的各種能量總和（包括系統(tǒng)中所有粒子的動(dòng)能、勢(shì)能、化學(xué)能、電離能、核能等）。由于在系統(tǒng)所經(jīng)歷的熱力學(xué)過(guò)程中，物質(zhì)原子和原子核

3、的結(jié)構(gòu)一般都不發(fā)生變化，即這一部分能量保持不變，可作為常量從中扣除。從微觀角度來(lái)看，系統(tǒng)的內(nèi)能一般包括因分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的分子的動(dòng)能和因分子間相互作用而決定的分子的勢(shì)能。通常，就把系統(tǒng)中所有分子的動(dòng)能和分子的勢(shì)能總和，稱作系統(tǒng)的內(nèi)能。從宏觀角度來(lái)看，人們更加關(guān)注在系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的熱力學(xué)過(guò)程中，系統(tǒng)的內(nèi)能究竟發(fā)生了多大的變化。作功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種方式。在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中，內(nèi)能的變化、功和熱量三者之間必須符合能量守恒定律。　　電勢(shì)能是指電荷因受靜電力作用和在靜電場(chǎng)中的位置不同而具有的能量。電勢(shì)能的變化

4、與電場(chǎng)力的功相聯(lián)系。在電路中，電流作功時(shí)，電能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化。通常情況下，電流或帶電體所攜帶的電能，可以用導(dǎo)線來(lái)傳輸，且易于轉(zhuǎn)化為其他形式的能。實(shí)際應(yīng)用中，電能要由電源來(lái)提供。電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。電源提供的電能必須通過(guò)非靜電力對(duì)電荷作功的方式從其他形式的能轉(zhuǎn)化而來(lái)。例如，發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；太陽(yáng)能電池則是把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能?！　』瘜W(xué)能是物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所釋放出的能量（如汽油、煤炭、木頭，通過(guò)燃燒過(guò)程釋放的能量），營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在人體內(nèi)發(fā)生的生物化學(xué)過(guò)程

5、也會(huì)釋放出化學(xué)能。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，原物質(zhì)的分子發(fā)生變化，重新組合生成新的化學(xué)物質(zhì)，將引起化學(xué)能的變化，并伴隨著放熱或吸熱現(xiàn)象的發(fā)生?！　≡幽埽ㄒ卜Q原子核能或核結(jié)合能）是原子核內(nèi)部發(fā)生運(yùn)動(dòng)變化時(shí)釋放出的能量。如重核裂變和輕核聚變時(shí)會(huì)釋放出巨大的能量，這是人類尋找新能源的主要途徑。放射性核素在衰變過(guò)程中所放出的射線（主要指其中的γ射線），在醫(yī)學(xué)診斷和治療技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用，這也是原子能應(yīng)用的一個(gè)重要方面。　　1905年，愛因斯坦在狹義相對(duì)論中提出了著名的質(zhì)能公式E=mc2。愛因斯坦的質(zhì)能公式對(duì)指導(dǎo)人類最終解決新能源

6、問(wèn)題具有重要意義。質(zhì)能公式（也稱質(zhì)能關(guān)系）在能量和質(zhì)量之間建立了當(dāng)量關(guān)系，能量概念因此增添了新的涵義。質(zhì)能公式將原來(lái)似乎互不相干的質(zhì)量守恒和能量守恒實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一?！　”M管在2011年3月11日發(fā)生了日本大地震和海嘯，并因此導(dǎo)致核泄漏，引起了人們的恐慌，但這決不會(huì)阻擋人類探索原子能和平利用的步伐?！　《?、能量守恒定律的重要意義　　無(wú)論以什么方式，能量既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量不變。這就是能量守恒定律?！　《鞲袼拐J(rèn)為，“人們只是在

7、學(xué)會(huì)了摩擦取火以后，才第一次迫使某種無(wú)生命的自然力替自己服務(wù)”。熱現(xiàn)象是人類最早觀察和認(rèn)識(shí)的自然現(xiàn)象之一，也是人們用以征服大自然和改造世界最早、最強(qiáng)有力的手段?！　?8世紀(jì)末到20世紀(jì)40年代，有6個(gè)國(guó)家的10多位科學(xué)家從不同角度獨(dú)立地提出了能量守恒的觀點(diǎn)。例如，德國(guó)物理學(xué)家、醫(yī)生邁爾、英國(guó)物理學(xué)家焦耳等人對(duì)此都作出了重要貢獻(xiàn)。毫無(wú)疑問(wèn)，能量概念和能量守恒定律是自然界中最重要的概念和規(guī)律。能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，是科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑。恩格斯把它和細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及達(dá)爾文的進(jìn)化論一起，稱為是19世紀(jì)自然科學(xué)的具有決

8、定意義的三大發(fā)現(xiàn)。自然界中的一切現(xiàn)象通過(guò)能量守恒定律相互聯(lián)系起來(lái)。能量守恒定律的確立，標(biāo)志著人們已經(jīng)從各種局部規(guī)律的探索，上升到能夠把握形式多樣的能量轉(zhuǎn)化和傳遞過(guò)程的共同特征。物質(zhì)的不同運(yùn)動(dòng)形式及其相互轉(zhuǎn)化是物質(zhì)世界固有的特征，永遠(yuǎn)不會(huì)停息。能量守恒不僅具有數(shù)量上的意義，并且指明了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的不滅性和永恒性。　　在歷史上，曾有人幻想制造出這樣一種