《能量與體溫》專題

1、《能量與體溫能量與體溫》專題專題一，體溫計(jì)的發(fā)明一，體溫計(jì)的發(fā)明體溫計(jì)是在意大利科學(xué)家伽利略伽利略，于1592年發(fā)明的溫度計(jì)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的。所發(fā)明的第一支溫度計(jì)是一根有刻度的直形細(xì)長(zhǎng)玻璃管直形細(xì)長(zhǎng)玻璃管，封閉的一端呈球形球形，未封閉的一端插在水里；當(dāng)周圍的氣溫發(fā)生變化時(shí)，管內(nèi)水柱的高低水柱的高低也隨之發(fā)生變化，由此得知?dú)鉁氐母叩汀?659年，法國(guó)天文學(xué)家布里奧布里奧利用水銀沸點(diǎn)較高水銀沸點(diǎn)較高的特性，制成了水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì)，可測(cè)

2、得357℃的高溫，也可測(cè)得39℃的低溫。在1867年，英國(guó)倫敦的一位名叫奧爾巴特奧爾巴特的醫(yī)生根據(jù)測(cè)量人體體溫的特點(diǎn)和需要，研制出一種專門用于測(cè)量人或動(dòng)物體溫的水銀溫水銀溫度計(jì)度計(jì)。二，詹姆斯二，詹姆斯.焦耳（焦耳（JamesPrescottJoule）—對(duì)發(fā)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的貢獻(xiàn)對(duì)發(fā)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的貢獻(xiàn)詹姆斯.焦耳（JamesPrescottJoule1818~1889）出生在英國(guó)的曼徹斯特曼徹斯特，他是第一個(gè)用較精確的試驗(yàn)

3、測(cè)定熱功當(dāng)量的科學(xué)家，對(duì)后來(lái)能量守恒定律和熱力學(xué)第一、二定律的發(fā)現(xiàn)過程起了重大作用，并成為這些定律發(fā)現(xiàn)的主要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，因而得到科學(xué)界的高度評(píng)價(jià)。青年時(shí)期，焦耳有幸認(rèn)識(shí)了著名的化學(xué)家道爾頓道爾頓，他給予了焦耳熱情的教導(dǎo)，使焦耳對(duì)自然科學(xué)，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，在他的鼓勵(lì)下，焦耳才開始走上從事科學(xué)研究工作的道路。焦耳的主要貢獻(xiàn)是他研究了熱和機(jī)械功之熱和機(jī)械功之間的當(dāng)量當(dāng)量關(guān)系。焦耳最初的研究方向是電磁機(jī)，他想將父親的釀酒廠中應(yīng)用

4、的蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)替換成電磁機(jī)電磁機(jī)以提高工作效率。1837年，焦耳制成了用電池驅(qū)動(dòng)的電磁機(jī)，但由于支持電磁機(jī)工作的電流來(lái)自鋅電池，而鋅的價(jià)格昂貴，用電磁機(jī)反而比用蒸汽機(jī)成本高。焦耳雖然沒有達(dá)到最初的目的，但他從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電流可以做功電流可以做功的現(xiàn)象。三，恒溫動(dòng)物的體溫是如何確定三，恒溫動(dòng)物的體溫是如何確定哺乳綱和鳥綱動(dòng)物體溫不隨外界環(huán)境溫度的變化而改變，能夠維持在穩(wěn)定的水平，稱為恒溫動(dòng)物或溫血?jiǎng)游锖銣貏?dòng)物或溫血?jiǎng)游铩Ｆ浯x水平較高，通

5、常體溫保持在高于外界環(huán)境溫度的水平。爬行類、兩棲類行類、兩棲類和魚類魚類等動(dòng)物體內(nèi)所產(chǎn)生的熱量不足以抵消丟失的熱量，故體溫隨環(huán)境溫度變化而改變，特別是通過借助吸收太陽(yáng)吸收太陽(yáng)的熱能來(lái)提高體溫，所以稱變溫動(dòng)物或冷血?jiǎng)游铩Ｗ儨貏?dòng)物或冷血?jiǎng)游?。那么，在?dòng)物進(jìn)化過程中為什么會(huì)出現(xiàn)恒溫動(dòng)物呢？那么，在動(dòng)物進(jìn)化過程中為什么會(huì)出現(xiàn)恒溫動(dòng)物呢？在某些動(dòng)物能夠保持體溫恒定的開始時(shí)間，幾乎恰好和他們從水生變成陸生的時(shí)間相吻合。生存于水底下的生物，特別是在深

6、水中，周圍的溫度幾乎可以保持不變。相反，生活于地表上的動(dòng)物則必須承受環(huán)境溫度的變動(dòng)。至于為什么會(huì)有一部分物種進(jìn)化為恒溫動(dòng)物，目前還不清楚，有人提出以下的假說：因?yàn)橛袡C(jī)體進(jìn)行的各種生命活動(dòng)是依靠生物分子進(jìn)行的生物化學(xué)生物化學(xué)和生物物理生物物理反應(yīng)，而溫度可以改變這些反應(yīng)的速度甚至反應(yīng)過程，特別是在復(fù)雜的動(dòng)物，要適應(yīng)生存環(huán)境，需要腦的精細(xì)調(diào)控腦的精細(xì)調(diào)控，而腦則在恒溫下運(yùn)作得最為穩(wěn)定。例如，在追逐獵物或被追逐時(shí)，腦要迅速做出判斷，采取果斷的

7、行為。如果腦溫變動(dòng)很大，必然導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)的各種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的不同，腦的思維和判斷隨之發(fā)生改變，進(jìn)而影響相應(yīng)的行為。因此，動(dòng)物保持恒溫能保持恒溫能使腦對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)性穩(wěn)定，這樣動(dòng)物生存的機(jī)率機(jī)率以及把基因傳給下一代的機(jī)會(huì)機(jī)會(huì)必然會(huì)增加。所以在長(zhǎng)期的自然選擇中，恒溫的動(dòng)物被選擇下來(lái)。試想如果學(xué)習(xí)時(shí)其生物學(xué)反應(yīng)過程發(fā)生在不同的腦溫下，每次的成果可能都不一樣。因此，保持恒定的體溫是動(dòng)物的最佳進(jìn)化選擇，保持恒溫能夠讓復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)固定在

8、最佳的狀態(tài)。在低等動(dòng)物，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，他們所選擇的生存方法是他們適應(yīng)自己所處的環(huán)境的最佳方式。那么，為什么人體體溫設(shè)定在那么，為什么人體體溫設(shè)定在37℃呢？呢？當(dāng)200多萬(wàn)年以前人類剛出現(xiàn)在非洲時(shí)，白天的平均溫度在25℃左右，在這種氣候下計(jì)算正?；顒?dòng)時(shí)身體的產(chǎn)熱率和散熱率，由于兩種速率都隨體溫而改變，當(dāng)體溫為37℃時(shí)兩個(gè)速率大約相等大約相等，也就是身體得到熱的速率與身體得到熱的速率與中打滾。7.海象海象：炎熱的時(shí)候，海象爬在沙

9、灘上，不斷地將濕沙撥在身上，以此吸熱降溫吸熱降溫。8.蜜蜂蜜蜂：在炎熱的盛夏，為了給蜂房降溫，一部分蜜蜂開始忙著運(yùn)水，灑在窩眼周圍；另一部分蜜蜂則在蜂房的入口處整齊地排成一行，他們擺動(dòng)雙翼，使勁地扇著風(fēng)，蜂房?jī)?nèi)刮起的陣陣風(fēng)加快了水分的蒸發(fā)，帶走了蜂房?jī)?nèi)的熱量，蜂房?jī)?nèi)的溫度也就降低了。9.會(huì)爬樹的魚在南非，有一種體型粗壯的魚，他們運(yùn)用胸鰭和尾部推動(dòng)力以及身體的彈跳力可以爬樹，到了夏天，它就會(huì)爬到樹上的陰涼處，睡上兩個(gè)多月，以度過酷夏。10