地球人都知道30℃的氣溫意味著什麼,總之就是一個字——熱,然而當我們把自己泡在同樣溫度的水裡時,卻不會覺得熱,假如我們在水裡稍微呆久一點,甚至還會感覺到有點冷。這就有點讓人奇怪了,明明是同樣的溫度,為什麼30℃的氣溫會讓人覺得熱,而30℃的水卻讓人感到冷呢?
其實這就是一個散熱問題,我們都知道,任何一臺機器在工作的時候都會產生熱量,如果這些熱量沒有及時散發出去,它們就會讓機器的內部不斷積累,從而造成機器的溫度越來越高,當溫度升高到一定程度的時候,這臺機器就不能正常工作了。
我們人類的身體也可以看成是一臺精密的機器,並且每時每刻這臺機器都在運轉,即使是在我們一動也不動,或者睡覺的時候也是如此(因為我們的身體需要維持必需的生理活動),所以說我們的身體也需要持續不斷地散熱。除此以外,這臺機器還有一個特殊之處在於,其核心溫度必須保持在37℃左右,它才能正常運行。
也就是說,我們的身體在持續散熱的同時,還需要保證體溫不能太高,也不能太低,為了達到這個目的,我們就進化出了一套精妙的體溫調節系統。簡單地講,這套系統的工作原理就是,由分布在身體各處的溫度感受器監控身體的冷熱程度,再由體溫調節中樞來實時控制體溫。
通常情況下,我們的身體有兩種常規的散熱方式,一種是依靠循環系統將體內產生的熱量帶到身體表面,然後將其散發出去;另一種則是依靠呼吸系統呼出體內溫度較高的空氣,然後再吸入外界溫度較低的空氣,從而達到散熱的目的。
在我們的身體僅憑這兩種常規的散熱方式進行散熱的時候,如果體內產生的熱量大於身體散發出的熱量,那麼我們就會覺得熱,這時體溫調節中樞就會啟動身體的降溫機制(比如說放大毛孔、排汗等);反之我們則會感到冷,這時體溫調節中樞就會啟動身體的升溫機制(比如說收縮毛孔、發抖或「打冷戰」等),從而使我們的體溫保持一個動態的平衡。
顯而易見的是,假如這兩者相等的話,我們就會覺得既不冷又不熱,這時我們的體溫調節中樞就不會加以幹預,在這種情況下,我們也會覺得外界的溫度非常適宜。
因此可以說,我們對冷熱的感知,取決於體內產生的熱量與身體散發出的熱量之間的平衡關係。物理學告訴我們,決定這種平衡關係的除了外界的溫度以外(外界的溫度越低,散熱效果越好,反之亦然),還跟物質的傳熱能力有很大的關係。
相關數據顯示,空氣在30℃的時候,其導熱係數僅為大約0.026W/(m·℃),而在同樣的溫度下,水的導熱係數卻為大約0.59W/(m·℃),我們可以清楚地看到,水的傳熱能力遠遠超出空氣。
有了以上的知識,我們就可以輕鬆解釋為什麼30℃的氣溫會讓人覺得熱,而30℃的水卻讓人感到冷了。
當我們被30℃的空氣包圍時,儘管外界的溫度低於我們的體溫,但由於空氣的傳熱能力較差,這會導致我們體內產生的熱量不能有效地散發出去,於是我們就感覺到熱了,而當我們泡在30℃的水就不一樣了,因為這些水可以及時地帶走我們散發的熱量。假如我們在這種溫度的水裡面稍微呆久一點的話,這些水甚至還會讓我們體內產生的熱量稍微小於身體散發出的熱量,於是我們就會感到冷了。
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