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熱量

(物理學概念)

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熱量,是指當系統狀態的改變來源於熱學平衡條件的破壞,也即來源於系統與外界間存在温度差時,我們就稱系統與外界間存在熱學相互作用。作用的結果有能量從高温物體傳遞給低温物體,這時所傳遞的能量稱為熱量。
熱量和功是系統狀態變化中伴隨發生的兩種不同的能量傳遞形式,是不同形式能量傳遞的量度,它們都與狀態變化的中間過程有關,因而不是系統狀態的函數。
中文名
熱量
外文名
Heat
單    位
焦耳
學    科
物理學,營養學等
定    律
熱力學第零,一,二,三定律
相    關
內能
符    號
Q
拼    音
rè liàng

熱量簡介

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熱量什麼是熱量

1、什麼是熱量:人體每時每刻都在消耗能量,這些能量是由食物中的產熱營養素提供的。食物中能產生熱量的營養素有蛋白質脂肪、糖類和碳水化合物。它們經過氧化產生熱量供身體維持生命、生長髮育和運動。熱能供給過多時,多餘的熱量就會變成脂肪貯存起來,時間久了,身體就胖起來了。
2、熱量的單位:營養學中用“千卡”做熱量的單位。1千卡是1L水由15℃升高1度所需要的熱量
熱量消耗的途徑主要有三個部分,第一部分是基礎代謝率,約佔了人體總熱量消耗的65~70%,第二部分是身體活動,約佔總熱量消耗的15~30%,第三部分是食物的熱效應,佔的比例最少約10%,這三者的比例大致已經固定。
熱量的單位:大卡, 1大卡 = 1000卡
飲食中可以提供熱量的營養素是糖類(碳水化合物)、脂肪、蛋白質、酒精、有機酸等。它們所含的熱量,以每克為單位,分別是:糖類(碳水化合物) 4大卡、脂肪 9大卡、蛋白質 4大卡、酒精7大卡、有機酸2.4大卡。
計算食物或飲食所含的熱量,首先要知道其中熱量營養素的重量,然後利用以下公式計算:
熱量(kcal)=糖類克數×4+蛋白質克數×4+脂肪克數×9+酒精克數×7
成年人消耗的熱量利用在三方面:基礎代謝量、活動量、食物熱效應;成長階段與懷孕階段還需要額外的熱量以供建構組織。

熱量熱與內能

熱量(Heat)與內能之間的關係就好比是做功機械能之間的關係一樣。熱量是物體內能改變的一種量度。若兩區域之間尚未達至熱平衡,那麼熱便在它們中間温度高的地方向温度低的另一方傳遞。任何物質都有一定數量的內能,這和組成物質的原子分子的無序運動有關。當兩不同温度的物質處於熱接觸時,它們便交換內能,直至雙方温度一致,也就是達致熱平衡。這裏,所傳遞的能量數便等同於所交換的熱量數。
許多人把熱量跟內能弄混,其實熱量指的是內能的變化、系統的做功。熱量描述內能的變化量,而內能是狀態量,是系統的態函數,對應系統的一個狀態點。充分了解熱量與內能的區別是明白熱力學第一定律的關鍵。熱傳遞過程中物體之間傳遞的熱量與過程(絕熱,等温,等)相聯繫,即吸熱或放熱必在某一過程中進行。物體處於某一狀態時不能説它含有多少熱量(熱量是過程量,變化量)。

熱量熱學定律

熱力學第零定律:如果兩個熱力系的每一個都與第三個熱力系處於熱平衡,則它們彼此也處於熱平衡。
熱力學第一定律:系統在任一過程中包括能量的傳遞和轉化,其總能量的值保持不變。也即能量守恆
熱力學第二定律:熱量在自發的情況下只能從高温物體傳向低温物體。熱傳遞的方向和温度梯度的方向相反。這是克勞休斯的表述,也叫熵增加原理,它表明世界將變得越來越沒有秩序,越來越混亂。

熱量公式單位

①經某一過程温度變化為△t,它吸收(或放出)的熱量。Q表示熱量(J),
Q=c·m·Δt
Q吸=c·m·(t-t0
Q放=c·m·(t0-t)
(t0是初温;t是末温)
其中C是與這個過程相關的比熱(容).
熱量的單位與功、能量的單位相同。在國際單位制中熱量的單位為焦耳(簡稱焦,縮寫為J)(為紀念科學家焦耳而立)。歷史上曾定義熱量單位卡路里(簡稱卡,縮寫為cal),只作為能量的輔助單位,1卡=4.184焦。
注意:1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦
某一區域在某一時段內吸收的熱量與釋放儲存的熱量所維持的均衡關係。
△T=(t1-t0
②固體燃料完全燃燒釋放的熱量的計算公式:Q放=mq;
氣體燃料完全燃燒釋放的熱量的計算公式:Q=Vq。 Q表示熱量(J),q表示熱值( J/kg ),m表示固體燃料的質量(kg),V表示氣體燃料的體積(m3)。
熱能計算公式:

熱量換算

焦耳--卡路里
1千卡(KCAL)=4.184千焦耳(KJ)
1千焦耳(KJ)=0.239千卡(KCAL)
1卡=4.184焦耳
1焦耳=0.239卡
焦耳--瓦特:
1焦耳(J)=1瓦特×秒(W·s)
1度(1kw·h)=3.6×106焦耳(J)
焦耳--牛頓:
1焦耳(J)=1牛頓×米(N·m)
比熱容是C、質量是m、Δt是温度差 [1] 

熱量人體熱量

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人體在生命活動過程中,一切生命活動都需要能量,如物質代謝的合成反應、肌肉收縮、腺體分泌等等。而這些能量主要來源於食物。動、植物性食物中所含的營養素可分為五大類:碳水化合物、脂類、蛋白質、礦物質和維生素,加上水則為六大類。其中,碳水化合物、脂肪(脂肪也可以儲存熱量)和蛋白質經體內氧化可釋放能量。三者統稱為“產能營養素”或“熱源質”。

熱量發現歷史

人類一直在為自身的變化而不斷進行研究探索。直到19世紀末前後。各國科學家陸續發現代謝率與人體表面積成正比,食物特殊動力作用,證實能量守恆定律也適用於人體,編制出食物熱值表以及能量轉換係數。

熱量生化反應

通常每克碳水化合物、脂肪、蛋白質在人體內平均可產生代謝能力分別為4kcal、9kcal、4kcal。同時一般情況下一個人在5-7天內的熱能攝入量等於消耗量。

熱量一般作用

維持人體體温的正常和向外界散發熱能。

熱量正常需要

中國營養學會2000年提出中國居民膳食能量參考攝入量指出,成年男性輕、中體力勞動者每日需要能量為2400-2700kcal;女性輕、中體力勞動者每日需要能量為2100-2300kcal.嬰兒、兒童和青少年、孕婦和乳母、老年人各自的生理特點不同,能量需要也不盡相同。

熱量缺乏症

人體每日攝入的能量不足,機體會運用自身儲備的能量甚至消耗自身的組織以滿足生命活動的能量需要。人長期處於飢餓狀態,在一定時期內機體會出現基礎代謝降低、體力活動減少和體重下降以減少能量的消耗,使機體產生對於能量攝入的適應狀態,此時,能量代謝由負平衡達到新的低水平上的平衡。其結果引起兒童生長髮育停滯,成人消瘦和工作能力下降。

熱量過量表現

能量攝入過剩,則會在體內貯存起來。人體內能量的貯存形式是脂肪,脂肪在體內的異常堆積,會導致肥胖和機體不必要的負擔,並可成為心血管疾病、某些癌症、糖尿病等流行性疾病的危險因素。

熱量食物來源

人體的能量來源是食物中的碳水化合物、脂類和蛋白質。這三類營養素普遍存在於各種食物中。糧穀類和薯類食物碳水化合物較多,是膳食能力最經濟的來源;油料作物富含脂肪;動物性食物一般比植物性食物含有更多的脂肪和蛋白質;但大豆和硬果類例外,它們含豐富的油脂和蛋白質;蔬菜和水果一般含量較少。

熱量需要人羣

體力消耗量大和需要減肥的人羣,應按照參考攝入量適當增加或減少攝入熱能。

熱量補充週期

所有人羣每日都應補充攝入和自身基礎代謝、生理狀況、體力勞動等情況相均衡的膳食能量。

熱量備註

處於生長髮育期的嬰兒、兒童青少年,孕婦和泌乳的乳母,康復期的病人等, 其一天的能量攝入中還有一部份用於組織增長和特殊的生理變化中。 [2] 

熱量能量消耗

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游泳
游泳最適合在夏季進行了。既能抵抗炎熱的天氣,又能瘦身,可以説是寓減肥於娛樂。而且游泳可以很消耗熱量,每20分鐘蝶式游泳可以消耗470千的熱量。因此夏季到游泳池後不要只想著玩水,抽出半個小時,燃燒脂肪吧。不過要注意游泳過後人會特別疲憊和飢餓,所以游泳後要做好飲食控制,才能保證消耗掉的熱量不會補充回來。
跳繩
跳繩一種很適合減肥的有氧運動。而且跳繩所需的成本比較低,場地要求也不是很嚴格,在家裏也可以鍛鍊。每天跳繩30分鐘可以消耗440千卡的熱量,以減掉1公斤的脂肪要消耗7200千卡熱量來計算,跳繩不到5個小時就可以減掉1斤肥肉。因此,想要減肥的MM可以考慮跳繩,但是一定要堅持下去哦。跳繩結束後,建議按摩揉捏小腿,讓緊張的小腿得到放鬆,防止小腿變成肌肉腿。
打羽毛球
打羽毛球不僅能夠鍛鍊全身的肌肉,還可以有效提高身體的柔韌性。每天打30分鐘的羽毛球,就可以幫你消耗160千卡的熱量。很多女生都喜歡打羽毛球。但是要注意如果很久沒有打過羽毛球,練習一次過後隔天手會很痠軟。因此打完羽毛球后要對手臂進行按摩。常常練習羽毛球還能提高身體的柔韌性。
打壁球
夏季減肥的最快方法就是打壁球了。打壁球消耗的熱量很大,可以在短時間迅速瘦下來,還能排出體內的脂肪和毒素。每天打壁球30分鐘可以消耗450千以上的熱量。但是打壁球需要場地和很高的反應速度,對於MM來説,鍛鍊起來有點難度。
打排球
打球是一種燃燒身體脂肪運動。除了打羽毛球外,消耗卡路里還可以打排球。打排球時需要用手臂和腿部的力量,因此想瘦手臂和瘦腿的可以選擇打排球。每天打排球30分鐘,可以消耗160千卡的熱量。
打乒乓球
打乒乓球似乎不太需要消耗熱量,如果你這樣想就錯了。打乒乓球可以鍛鍊全身的肌肉,還能提高人的反應能力。每天打乒乓球30分鐘,可以燃燒130千卡的熱量。
吹氣球
吹氣球這個方法聽上去有點匪夷所思,可並不是每個人都知道吹氣球的神奇瘦身效果,像《來自星星的你》的千頌伊也通過吹手套的方式來進行瘦身,其原理也基本上相似。每次連續吹50個氣球和跑步10分鐘消耗的熱量是一樣的呢。
水中慢跑
我們都知道跑步有很好的瘦身作用,在水中慢跑的瘦身作用更好哦。因為水的阻力是空氣的12倍之多,密度和傳熱性也比空氣大,所以在水中慢跑所消耗的熱量比在陸地上還要多。在水中慢跑100米就可以消耗65千卡的能量。
跑樓梯
如今,人們的生活條件好了,出門坐車,上樓乘電梯,運動量很有限。若在日常中能夠多利用爬樓梯來運動,不僅可以預防冠心病的發生,還特別有利於減肥瘦身。爬30分鐘的樓梯就可以消耗260千卡的熱量,比靜坐多10倍,比散步多4倍,比游泳多2.5倍,相當於慢跑800-1500米。
跳舞
跳舞不僅會使你更優雅,還能幫你舞出窈窕的身姿。從現代醫學的角度來看,跳舞這種有節奏的全身性運動,有利於恢復和平衡身體的生物節律,幫助心肌收縮,促進血液循環,延緩細胞衰老。跳舞能夠使身體的各個部位都得到鍛鍊,並能有效地瘦腰、翹臀和瘦大腿,增加身體的靈活性和柔韌性。 [3] 
對於不同體重的人鍛鍊或者運動單位時間消耗的熱量是不同的,這與身高、體重等因素有關。所以所列單位時間的熱量消耗值為估計值,根據不同人的情況有所差異。

熱量低熱量食物

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1、蘋果100克/52大卡
蘋果是最多人會選的瘦身水果,因為它有豐富的果膠,可以幫助腸胃蠕動和排除體內毒素,最棒的是還可以降低熱量吸收,再加上蘋果的鉀質很多,可以防止腿部水腫。
2、香蕉100克/125大卡
很多水果減肥餐都少不了香蕉,因為香蕉含有豐富纖維質、維他命A、鉀質和果膠等,所以可以有效地整腸,這樣就能幫助排便。香蕉也有排除水分的效果,不但是最佳瘦身水果,也是吃了會讓肌膚水噹噹的美顏聖品,不過香蕉的熱量較高,吃多了,會有變胖的疑慮。
3、葡萄柚100克/28大卡
歐美人都愛吃葡萄柚等酸性水果來塑身,因為酸酸的水果可以促進腸道消化功能,葡萄柚含有豐富的維他命C,可以消除疲勞,還能讓肌膚美美的呢!
4、鳳梨100克/32大卡
鳳梨也是屬於酸性水果,可以整腸和助消化,加上鳳梨富含酵素能有益毒素分解,促進排水,所以也是想要瘦的人可以適量食用的水果,不過吃鳳梨最好不要在餐前吃哦,因為它會傷胃,所以一定要先吃點東西墊墊胃才能食用,所以囉,雖然好吃,也不能吃過量。
5、蜂蜜100克/321 大卡
相對於水果來説,蜂蜜的熱量是比較高的,可是為什麼有些人説蜂蜜可以減肥呢?食用蜂蜜有治療和預防便秘的作用,可以潤腸通便,一定程度上可以預防肥胖,肥胖的原因不就是脂肪堆積體內嗎,有很多肥胖的人就是因為便秘而形成的,所以,吃蜂蜜或者喝蜂蜜有助於減肥。《神農本草經》中記載蜂蜜的功效“久服強志輕身,不老延年”,這裏説的輕身就是減肥的意思,不但可以減肥,還可以使您有一個健康的身體,可以不老延年。 [4] 
參考資料
  • 1.    汪存信, 宋昭華, 熊文高,等. 具有恆定温度環境的反應熱量計的研製[J]. 物理化學學報, 1991, 7(5):586-588.
  • 2.    過增元, 梁新剛, 朱宏曄. (火積)——描述物體傳遞熱量能力的物理量[J]. 自然科學進展, 2006, 16(10):1288-1296.
  • 3.    趙平, 陳隆勳, Zhao,等. 青藏高原大氣熱量源匯年際變化青藏高原大氣熱量源匯年際變化[J]. Advances in Atmospheric Sciences, 2001, 18(1):106-116.
  • 4.    蔣朱明, 王秀榮, 韋軍民,等. 低氮低熱量腸外營養與傳統氮熱量腸外營養對術後患者血糖、感染相關併發症、住院時間、費用等影響的比較(100例隨機、對照、多中心臨牀研究)[J]. 中華臨牀營養雜誌, 2003, 11(3):179-183.