浅谈人体中的能量转化_人体能量转化.docx

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1、浅谈人体中的能量转化_人体能量转化　　摘要：本文结合能量概念和能量守恒定律，讨论了人体生命现象中的能量转化等问题。主要内容包括能量形式的多样性、能量守恒定律的重要意义、人体中的能量转化、体温和体温调节等。　　关键词：能量守恒定律能量代谢体温调节医用物理教学研究　　一、能量形式的多样性　　自然界的任何过程，包括人类的生产活动和人体的生命活动都离不开能量。弄清楚能量概念，掌握能量守恒定律，对指导人们的生活、工作和学习，都具有重要而普遍的意义。在国际单位制中，能量的单位是焦（J）；在研究微观粒子时，也常用电子伏（eV）为能

2、量的单位，。能量通常以机械能、内能、电能、原子能和化学能等多种形式出现在不同的运动中，并通过作功或传热等方式进行转化或转移。人体生命活动中的能量主要来源于摄入食物的氧化分解。　　机械能包括动能和势能（重力势能、弹性势能）。动能的变化通过机械功，按动能定理与势能、内能、电能等其他形式能量进行相互转化。　　内能是由系统内部状态所决定的能。一般地说，系统是由大量分子、原子组成的，系统的内能是全部微观粒子的各种能量总和（包括系统中所有粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等）。由于在系统所经历的热力学过程中，物质原子和原子核

3、的结构一般都不发生变化，即这一部分能量保持不变，可作为常量从中扣除。从微观角度来看，系统的内能一般包括因分子热运动所具有的分子的动能和因分子间相互作用而决定的分子的势能。通常，就把系统中所有分子的动能和分子的势能总和，称作系统的内能。从宏观角度来看，人们更加关注在系统的能量转化和转移的热力学过程中，系统的内能究竟发生了多大的变化。作功和传热是改变物体内能的两种方式。在能量转化和转移过程中，内能的变化、功和热量三者之间必须符合能量守恒定律。　　电势能是指电荷因受静电力作用和在静电场中的位置不同而具有的能量。电势能的变化

4、与电场力的功相联系。在电路中，电流作功时，电能与其他形式的能相互转化。通常情况下，电流或带电体所携带的电能，可以用导线来传输，且易于转化为其他形式的能。实际应用中，电能要由电源来提供。电源是将其他形式的能转变为电能的装置。电源提供的电能必须通过非静电力对电荷作功的方式从其他形式的能转化而来。例如，发电机把机械能转化为电能；干电池是把化学能转化为电能；太阳能电池则是把太阳能直接转化为电能。　　化学能是物质在发生化学反应过程中所释放出的能量（如汽油、煤炭、木头，通过燃烧过程释放的能量），营养物质在人体内发生的生物化学过程

5、也会释放出化学能。在化学反应过程中，原物质的分子发生变化，重新组合生成新的化学物质，将引起化学能的变化，并伴随着放热或吸热现象的发生。　　原子能（也称原子核能或核结合能）是原子核内部发生运动变化时释放出的能量。如重核裂变和轻核聚变时会释放出巨大的能量，这是人类寻找新能源的主要途径。放射性核素在衰变过程中所放出的射线（主要指其中的γ射线），在医学诊断和治疗技术中具有广泛的应用，这也是原子能应用的一个重要方面。　　1905年，爱因斯坦在狭义相对论中提出了著名的质能公式E=mc2。爱因斯坦的质能公式对指导人类最终解决新能源

6、问题具有重要意义。质能公式（也称质能关系）在能量和质量之间建立了当量关系，能量概念因此增添了新的涵义。质能公式将原来似乎互不相干的质量守恒和能量守恒实现了统一。　　尽管在2011年3月11日发生了日本大地震和海啸，并因此导致核泄漏，引起了人们的恐慌，但这决不会阻挡人类探索原子能和平利用的步伐。　　二、能量守恒定律的重要意义　　无论以什么方式，能量既不会创生，也不会消灭，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量不变。这就是能量守恒定律。　　恩格斯认为，“人们只是在

7、学会了摩擦取火以后，才第一次迫使某种无生命的自然力替自己服务”。热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一，也是人们用以征服大自然和改造世界最早、最强有力的手段。　　从18世纪末到20世纪40年代，有6个国家的10多位科学家从不同角度独立地提出了能量守恒的观点。例如，德国物理学家、医生迈尔、英国物理学家焦耳等人对此都作出了重要贡献。毫无疑问，能量概念和能量守恒定律是自然界中最重要的概念和规律。能量守恒定律的发现，是科学发展史上的一个重要的里程碑。恩格斯把它和细胞的发现及达尔文的进化论一起，称为是19世纪自然科学的具有决

8、定意义的三大发现。自然界中的一切现象通过能量守恒定律相互联系起来。能量守恒定律的确立，标志着人们已经从各种局部规律的探索，上升到能够把握形式多样的能量转化和传递过程的共同特征。物质的不同运动形式及其相互转化是物质世界固有的特征，永远不会停息。能量守恒不仅具有数量上的意义，并且指明了物质运动的不灭性和永恒性。　　在历史上，曾有人幻想制造出这样一种