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《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多年来,杂志秉承“科学大众化、大众科学化”的宗旨,矢志不渝地为提高中华民族特别是青少年科学素质服务,影响了一代又一代中国人,得到了毛泽东、周恩来等党和国家领导人的肯定。

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出汗的秘密

2013-07-29 10:05:08

出汗的秘密

    ——你始料未及的“汗”的故事

策划/ 本刊编辑部    统筹/ 谢 飞

 

出汗的季节又到了!炎热的夏天,只要在外面走一走,就会挥汗如雨。臭哄哄的、黏糊糊的,衣服湿透了贴在身上真难受。

除了天热的原因,人们在运动的时候、吃辣的时候、紧张的时候也会出汗。我们为什么会出汗呢?在我们平时生活中,几乎感觉不到汗的重要性,那么是不是不出汗对我们也没什么关系呢?

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汗的作用

对人类而言,汗水的最大作用是防止体温的上升。

通常,无论气温如何变化,我们的体温都保持在37℃左右。这是因为体温如果升高,特别是超过42℃的话,体内一种叫作“酶”的物质就会被破坏。酶如果被破坏了,细胞就无法正常活动。尤其是脑神经细胞,特别不耐热,中暑时,脑部温度升高,大脑就会像电脑一样死机,无法正常工作了,甚至会引起意识障碍。

在我们体内,随着肌肉和脏器的活动,会持续地产生热量。要在热量持续产生的同时保持一定的体温,就必须向体外散发热量。人体向外排热的方式,有直接散热和借助水分蒸发散热两种。

直接散热是利用热传递的性质,即热量会从温度高的物质传递给温度低的物质。比如冬天,我们人体的温度比外界气温高,人体的热量就会从体表直接散失到空气中。但当气温接近体温(皮肤温度)时,直接散失的热量就会减少。而当气温高于体温时,热量会反过来传递给人体,使体温升高。这时候身体已经无法依靠这种热传递的方式排热了。

借助水分蒸发的排热方式,则是利用“水汽化需要热量”的原理,即水在蒸发的时候要从周围吸收热量。汗的主要成分是水,当它在人体表面蒸发汽化时,要吸收人体内部的大量热量,正是这种汽化吸热原理,将热量从体内释放出来。

那么,如果人体不出汗又会怎么样呢?有种不出汗的病症,称为“无汗症”。无汗症患者耐热性很差,在夏天只能住在空调房里,或到气温低的地方居住。

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我们身边的汽化热现象

某种物质从液态变成气态的过程叫汽化。如果物质是从液体表面汽化,我们叫蒸发。液体蒸发的时候,分子为了获得飞离液面所需要的能量,就要从周围吸取大量热量。这种热量就叫做汽化热,即:汽化所需的热。

虽然对于“汽化热”这个名词同学们不熟悉,但是我们身边很多因汽化、吸热、降温的现象大家应该不会陌生:喝热汤时,对着汤吹气,这是为了加速水汽化,从汤里吸收更多的热量,使汤更快地冷却下来;酒精涂到皮肤上,因酒精蒸发,吸走了皮肤上大量热气,我们会感觉皮肤凉飕飕的;刚洗完澡出来,风一吹,皮肤上的水蒸发,吸走了人体大量热量,我们会感觉很凉爽……这些都是汽化吸热的现象。

 

200 万个以上的小汗腺

夏天运动的时候,有些人每小时能流出1 升的汗水。这么大量的汗是怎么产生的呢?

调节体温的汗是由叫做“小汗腺”的器官分泌出来的。小汗腺是一端闭合的管状器官。开口的一侧是出汗口,它位于皮肤的表面。汗管延伸至表皮下方数毫米处,像线团缠绕一样,曲折成球状。曲折成球状的部分直径约有0.5 毫米左右。

小汗腺几乎分布在全身,每个人大约有200 ~500 万个小汗腺。手心、脚底、额头分布较多,在这些地方1 平方厘米有300 个以上的小汗腺。一个小汗腺的出汗量虽然每小时只有千分之一毫升那么少,但因为汗腺的数量很多,所以能够排出大量的汗水。

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汗腺是这样排汗的

你听说过“把盐撒在鼻涕虫身上,鼻涕虫就会缩小”吧。撒上了盐(NaCI),鼻涕虫的表皮外侧(体外)的盐分浓度就会比表皮内侧(体内)高,体内的水分就会向体外流出(渗出)。结果,鼻涕虫就缩小了。实际上,小汗腺分泌汗水也是同样的道理。

在细胞的作用下,汗管内部的盐分浓度增加,汗腺外部组织液中的水分就会通过细胞膜向汗管内渗透,汗水就是这样形成的。(组织液:从血管中渗透出来的,充盈在细胞外的液体。

汗腺出汗的方式

分泌部里(左),在和特定的离子结合、来回流动的管状蛋白质的作用下,汗腺内的Cl-(氯离子)堆积起来。这样,汗腺内就偏向负极,Na+( 钠离子) 在电力作用下通过细胞间隙进入汗腺内。汗腺内的盐分浓度就会升高。由于汗腺内外形成的盐分浓度差,水就通过水通道蛋白和细胞间隙由汗腺外流入汗腺内(渗透压)。在回收盐分的导管部(右),先从汗腺里排出Na+, 这样Cl- 就在电力作用下与Na+ 一起排出。实际上,还同时进行着钾等其他元素的移动,在这张图上就省略了。

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汗水咸咸的

刚分泌出来的汗水含有和组织液同等浓度的盐分,大约是0.9%。但实际上排出的汗水的盐分浓度大约只有0.2%~0.4%左右。盐分跑到哪里去了呢?原来,汗腺还具有将汗水的盐分重新回收的功能。对于生活在陆地上的生物而言,盐分是生存所需的重要物质。因此,通过再次吸收,可将盐分的流失控制在最小范围以内。

在一定时间内,能重新回收的盐分量是固定的,即使分泌出的汗水量增多,回收的盐分量也不会改变。因此,大量出汗时,汗腺来不及再吸收,汗水的盐分浓度就会上升。也就是说,运动大量出汗的时候,会排出大量高浓度盐分的汗水。所以说,运动如果大量出汗,一定要补充些盐分,就是这个原因。

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好辣好辣会出汗

人体产生的汗水并不是一成不变的。天热的时候出的汗多,天冷的时候几乎不出汗。

汗腺的活动是由围绕着汗腺的神经(交感神经)控制的。这种神经与脑部下丘脑的“发汗中枢”相连。来自全身的温度情报都一起集中到发汗中枢,根据从这儿发出的指令进行排汗。

吃加了辣椒的食物时,有时也会出汗。这是因为温度接收器将辛辣误解成了炎热。辣椒里含有“辣椒碱”成分,吃到嘴里的辣椒碱,透过舌头等的表皮,粘附到了皮肤下方的温度接收器上。由此,神经就发出了和在炎热场合一样的信号。

但是,这种情况下的信号传递方法和通常处在很热的环境中不同,它不经大脑直接传达给汗腺,是一种反射反应,和触碰到热的物体下意识缩手一样。

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令人烦恼的多汗症

因为出汗是由脑部控制的,因此也会出现病症。控制汗腺的脑部工作异常,从而导致分泌出过多的汗水的多汗症就是其中之一。多汗症中多见的是手掌和脚底大量出汗的手足多汗症。在多汗症的重症患者中,有些人甚至因为出汗过多,把使用的手机和电脑都弄坏了。

 

太紧张,出汗防滑吧

除了气温高和吃辣的时候以外,其他场合有时也会出汗,比如观看体育比赛时,考试即将开始时,手心里会不自觉地有汗。

这样的汗即使没有外界气温和辣椒碱的刺激也会排出。这称为“神经性发汗”,被认为是发汗中枢以外的脑活动传递给发汗中枢而产生的。

事实上,神经性发汗多见于手心和脚底,这种汗被认为能起着防滑的作用。你一定有过这样的经验吧,打开塑料袋的时候,如果手指是干的,就怎么也打不开,但这时如果你的手被汗湿了的话,就能很轻易地打开塑料袋了。这就是汗在起着防滑的作用。

紧张的时候为什么需要防滑呢?这是因为在人类进化的过程中,追踪猎物或逃避捕食者时,为了防止脚底打滑而产生的。实际上,像猫、老鼠等动物在这种场合脚底也会出汗。

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大汗腺,小汗腺

上述所说的汗腺指的是小汗腺。但实际上,除了小汗腺以外还有大汗腺。大汗腺多数位于腋下和阴部周围等硬毛生长的部位。其数量大约在每平方厘米几十个左右,和小汗腺比起来要少得多了。

大汗腺的形状和小汗腺相似。但它比小汗腺大,汗口位于毛孔的侧面。此外大汗腺里,汗管内壁的一部分细胞会脱落,细胞自身作为汗被分泌出来。因此,大汗腺分泌出的汗水中含有小汗腺的汗水所没有的、特有的脂肪和蛋白质。

 

汗水臭不臭?

同样被称为“汗臭”,腋臭和脚臭的气味却是不一样的,对此,你不觉得不可思议吗?产生这样的区别,就是因为大汗腺。腋下有大汗腺,但脚底却没有。大汗腺分泌出的汗水中含有脂肪,这些脂肪被皮肤上的细菌分解,所以散发出了腋下特有的气味。

虽说是“汗臭”,但大汗腺也好,小汗腺也好,它们分泌出的汗原本是无味的。由于细菌分解了汗的成分和脂类等,才产生了气味。脚部比手更容易产生气味,是因为脚穿着鞋子和袜子,湿度高,为细菌的繁殖提供了适宜的环境。

大汗腺从人出生时就存在了,但它到了青春期,开始进入发汗的旺盛期。所以腋下特有的气味到了青春期以后就会变得难闻。当发现有狐臭时要怎么办呢?保持清洁,让它透气干燥很重要。因为臭味不是汗本身的气味,只要让细菌不再繁殖就能抑制臭味。

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关于汗的问与答

问:感冒时捂出汗能够快速降温?

答:发高烧是因为脑部把通常在37℃的体温设定温度提高了几度。即使出汗,这个设定温度也不会下降。一旦感冒快好,脑部恢复设定温度时,为了使体温恢复到37℃,就会大量的出汗。

问:男性比女生更容易出汗?

答:出汗量的个体差异很大,女性的出汗量比男性的出汗量明显要少。女性发汗的初始温度较高,汗腺机能也相对较弱,而且,女性的出汗量少,也和女性本身发热量少有关系。

问:市场上出售的止汗剂是怎样止汗的?

答:止汗剂里含有的成分与汗腺开口部的蛋白质结成块,堵住汗腺从而达到止汗效果。在这些有效成分里,有柠檬酸等有机酸,氧化锌、明矾等金属盐。金属盐比有机酸效果更强,大部分的止汗剂中都含有。


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不运动,靠蒸桑拿出汗也能减肥吗?

出汗并不能减肥。因为出汗会带出水分,所以一时间体重减轻。担负着体温调节的小汗腺排出的汗水中,含有盐等成分,但几乎不含有脂肪。因此出汗并不能减少脂肪,和减肥(减少身体脂肪)没有关系。

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养成出汗的习惯

除了调节体温,汗还能提高皮肤的防御机能呢。

近年来有研究表明,小汗腺分泌出的汗起着脱落老化角质层的作用,而且,这些汗液中还含有拥有抗菌作用的蛋白质。这种有益的蛋白质的发现使我们了解到了汗水的新作用。因此,不要盲目地止汗,适当流汗有益健康。

没有汗,我们就无法健康生活。让我们流着汗, 一起享受夏天吧!










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