人体的热能来源和消耗

人体的热能来源与消耗
热能又称热量、能量等,它就是生命的能源。

人的每天劳务活动、体育运动、上课学习与从事其她一切活动,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。

热能的需要量指的就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,但食物中不就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16、74千焦耳(4千卡),脂肪每克为37、66千焦耳(9千卡),蛋白质每克为16、74千焦耳(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4、184千焦耳的热能(单位换算:1千卡=4、184千焦耳1千焦耳=0、239千卡)。

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。

合成代谢与分解代谢就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,所以说分解就是代谢的放能反应。

而在合成代谢过程中,需要供给能量,因此就是吸能反应。

可见,在物质代谢过程中,物质的变化与能量的代谢就是紧密联系着的。

生物体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移与利用等,称为能量代谢(energy metabolism)。

二、人体内能量的消耗
机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪与蛋白质。

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与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就是三磷酸腺苷(ATP)。

此外,还可有高能硫酯键等。

机体利用A TP去合成各种细胞组成分子、各种生物活性物质与其她一些物质;细胞利用A TP去进行各种离子与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与舒张,完成多种机械功。

总的瞧来,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,热能就是最“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(specific dynamic action)。

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就是“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,主要就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,主要就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。

这可能就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、计算您每天大致要消耗的热量值男:66+［1
3、7×体重(千克)］+［5×身高(厘米)］-6、8×年龄;女:65+［9、6×体重(千克)］+1、7×身高(厘米) ］-
4、7×年龄。

3、根据每个人的体重与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)。