你是否通过头部失去了大部分热量?

你是否通过头部失去了大部分热量?
除了手脚之外,你不可能比身体的其他部位更容易失去头部的热量。 泰勒麦肯齐

当天气开始降温,冬季衣服在我们的衣橱里进入旋转时,会出现一些奇特的组合:短裤和围巾; 丁字裤和夹克; T恤和帽子。 最后一句经常用一句古老的谚语来解释:你的头脑中失去了大部分头脑。 但事实上,科学家们知道这是不真实的。

首先,让我们回到热交换的基础知识。

人体热交换由物理原理,身体形状和大小的变化以及生理控制机制(例如改变的皮肤血流,颤抖和出汗)的组合决定。 这些相互作用维持稳定的深部体温,通常刚好低于37°C。

生存的极端 据报道,当13.7°C和46.5°C温度低于35°C或高于40°C时,您可能会感到痛苦和不适。

物理原理

超越身体,通过干燥路径(辐射,对流,传导)和水分蒸发在所有物体之间交换热量。

对于干燥路径,热能从较热区域移动到较冷区域,其交换速率取决于这些物体之间的温差。

对于蒸发冷却,水分子离开潮湿的表面进入较少潮湿的空气,与它们一起加热。

这些是热交换的首要原则。

体形和大小

较大的表面可能会更快地损失热量。 然而,大质量具有更高的热稳定性,并且抵抗温度的快速和显着变化。 因此,表面积和质量之间的相互作用提供了另一个第一原理:任何物体的温度变化由其表面积与其质量的比率决定。

因此,晶圆薄矩形棱镜可以非常快速地损失热量,而球体具有最小的表面积与任何物体的体积比,可以提供最大的热损失阻力。 因此,人体头部的相对球形形状使我们在第一原理科学的基础上挑战热量损失神话。

你是否通过头部失去了大部分热量?
toco toucan的喙让鸟儿快速冷却下来。 Flickr的/布伦特

但是我们不能忽视皮肤血流的生理控制,因为这是热量被传递到皮肤以便消散和出汗的方式,这有利于当空气比皮肤更热时热量损失。

有很多例子说明自然选择如何导致生理变化以支持温度调节。 采取toco toucan:这种鸟的大面积表面积与血液供应相结合 非常有效的散热。 这同样适用于大象耳朵。

在人类中,最接近的等价物是 手脚.

生理控制

头部不是理想的散热器,即使其表面有许多血管,因为它的皮肤血液流动 没有显着变化 当一个人要么舒服地休息,要么大幅度地冷却。 即使有人有 危险的高温,头部皮肤的血流量增加远远少于 手脚 对于相同的加热刺激。

此外,大多数头部都有大约50%的头发覆盖率,可以捕获空气并隔绝热交换。 虽然(遗憾的是)并非所有的头都符合这种概括。

头部也不适合蒸发冷却。 虽然额头是 最多产的 当我们休息时,每单位面积的汗液分泌部位,从发际线内的部位出汗 这一比率的一半.

你是否通过头部失去了大部分热量?手套和袜子有助于保暖。 K Hatanaka

事实上,头部代表 仅约7% 体表面积因此对休息时全身蒸发冷却的贡献仅为10%,小于手,背,大腿和小腿的影响。 虽然这种热量损失在运动期间会增加三倍,但它仍然可以解释 只有13% 总蒸发量。

因此,即使头部的温度使其非常适合于失去热量,它的几何形状或其对加热或冷却的生理反应也不会使其成为热量损失的关键部位。

遮住头部对于保持温暖并不比覆盖大多数其他身体部位更有效。 换句话说,除了你的手脚之外,你不会比你身体的其他部位更容易失去头部的热量。 因此,戴上手套和袜子是最好的选择。谈话

关于作者

Nigel Taylor,热生理学副教授, 卧龙岗大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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