人体的热能来源和消耗

人体的热能来源和消耗

热能又称热量、能量等,它是生命的能源;人的每天劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动,以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗能量;就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样;热能的需要量指的是维持身体正常生理

功能及日常活动所需的能量,如低于这个数量,将对身体产生不良影响;

一、人体能量的来源

人体的热能来源于每天所吃的食物,但食物中不是所有营养素都能产生热能的,只有碳水化合物、脂肪、蛋白质这三大营养素会产生热能;每克碳水化合物在体内氧化时产生的

热能为千焦耳4千卡,脂肪每克为千焦耳9千卡,蛋白质每克为千焦耳4千卡热能的单位,

常指能使1升水升高1摄氏度所需的热量,就相当于千焦耳的热能单位换算：1千卡=千焦耳1千焦耳=千卡;

糖、脂肪、蛋白质三种营养物质,经消化转变成为可吸收的小分子营养物质而被吸收

入血;在细胞中,这些营养物质经过同化作用合成代谢,构筑机体的组成成分或更新衰老的

组织；同时经过异化作用分解代谢分解为代谢产物;合成代谢和分解代谢是物质代谢过程

中互相联系的、不可分割的两个侧面;

在分解代谢过程中,营养物质蕴藏的化学能便释放出来;这些化学能经过转化,便成了

机体各种生命活动的能源,所以说分解是代谢的放能反应;而在合成代谢过程中,需要供给

能量,因此是吸能反应;可见,在物质代谢过程中,物质的变化与能量的代谢是紧密联系着的;生物体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用等,称为能量代谢energymetabolism;

二、人体内能量的消耗

机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质;这些能源物质分子结构中的碳氢键蕴藏着化学能,在氧化过程中碳氢键断裂,生成CO2和H2O,同时释放出蕴藏的能;这些能量的50%以上迅速转化为热能,用于维持体温,并向体外散发;其余不足50%则以高能磷酸键的形式贮存于体内,供机体利用;体内最主要的高能磷酸键化学物是三磷酸腺苷ATP;此外,还可有高能硫酯键等;机体利用ATP去合成各种细胞组成分子、各种生物活性物质和其他一些物质；细胞利用ATP去进行各种离子和其它一些物质的主动转运,维持细胞两侧离子浓度差所形成的势能；肌肉还可利用ATP所载荷的自由能进行收缩和舒张,完成多种机械功;总的看来,除骨骼肌运动时所完成的机械功外功以外,其余的能量最后都转变为热能;例如心肌收缩所产生的势能动脉血压与动能血液流速,均于血液在血管内流动过程中,因克服血流内、外所产生的阻力而转化为热能;在人体内,热能是最“低级”形式的能,热能不能转化为其它形式的能,不能用来作功;

三、影响能量代谢的因素

1、肌肉活动

肌肉活动对能量代谢的影响最为显着;机体任何轻微的活动都可提高代谢率;人在运动或劳动时耗量显着增加,因为肌肉活动需要补给能量,而能量则来自大量营养物质的氧化,导致机体耗氧量的增加;机体耗氧量的增加与肌肉活动的强度呈正比关系,耗氧量最多右达安静时的10-20倍;肌肉活动的强度称为肌肉工作的强度,也就是劳动强度;劳动强度通常用单位时间内机体的产热量来表示,也就是说,可以把能量代谢率作为评估劳动强度的指标;

2、食物的特殊动力作用

在安静状态下摄入食物后,人体释放的热量比摄入的食物本身氧化后所产生的热量要多;例如摄入能产100kJ热量的蛋白质后,人体实际产热量为130kJ,额外多产生了30kJ热

量,表明进食蛋白质后,机体产热量超过了蛋白质氧化后产热量的30%;食物能使机体产生“额外”热量的现象称为食物的特殊动力作用specificdynamicaction;糖类或脂肪的食物特殊动力作用为其产热量的4%-6%,即进食能产100kJ热量的糖类或脂肪后,机体产热量为104-106kJ;而混合食物可使产热量增加10%左右;这种额外增加的热量不能被利用来作功,只能用于维持体温;因此,为了补充体内额外的热量消耗,机体必须多进食一些食物补充这份多消耗的能量;食物特殊动力作用的机制尚未完全了解;这种现象在进食后1h左右开始,并延续到7-8h;有人将氨基酸注入静脉内,可出现与经口给予相同的代谢率增值现象,这些事实使人们推想,食后的“额外”热量可能来源于肝处理蛋白质分解产物时“额外”消耗的能量;因此,有人认为肝在接脱氨基反应中消耗了能量可能是“额外”热量产生的原因;

3、环境温度

人裸体或只着薄衣安静时的能量代谢,在20-30℃的环境中最为稳定;实验证明,当环境温度低于20℃时,代谢率开始有所增加,在10℃以下,代谢率便显着增加;环境温度低时代谢率增加,主要是由于寒冷刺激反射地引起寒战以及肌肉紧张增强所致;在20-30℃时代谢稳定,主要是由于肌肉松驰的结果;当环境温度为30-45℃时,代谢率又会逐渐增加;这可能是因为体内化学过程的反应速度有所增加的缘故,这时还有发汗功能旺盛及呼吸、循环功能增强等因素的作用;

四、人体所需热量的计算方法

1、根据体重算出每天所需热量的范围热量a=体重千克x22,热量b=体重千克×33,人体每天所需热量应该在热量a与热量b之间;

2、计算你每天大致要消耗的热量值男：66+×体重千克+5×身高厘米×年龄；女：65+×体重千克+×身高厘米×年龄;

3、根据每个人的体重和劳动强度来衡量体力劳动：25千卡×体重公斤稍耗体力工作：30千卡×体重公斤纯体力工作：35千卡×体重公斤