汗的作用
對人類而言,汗水的最大作用是防止體溫的上升。
通常,無論氣溫如何變化,我們的體溫都保持在37℃左右。這是因為體溫如果升高,特別是超過42℃的話,體內一種叫作“酶”的物質就會被破壞。酶如果被破壞了,細胞就無法正常活動。尤其是腦神經細胞,特別不耐熱,中暑時,腦部溫度升高,大腦就會像電腦一樣死機,無法正常工作了,甚至會引起意識障礙。
在我們體內,隨著肌肉和臟器的活動,會持續地產生熱量。要在熱量持續產生的同時保持一定的體溫,就必須向體外散發熱量。人體向外排熱的方式,有直接散熱和借助水分蒸發散熱兩種。
直接散熱是利用熱傳遞的性質,即熱量會從溫度高的物質傳遞給溫度低的物質。比如冬天,我們人體的溫度比外界氣溫高,人體的熱量就會從體表直接散失到空氣中。但當氣溫接近體溫(皮膚溫度)時,直接散失的熱量就會減少。而當氣溫高于體溫時,熱量會反過來傳遞給人體,使體溫升高。這時候身體已經無法依靠這種熱傳遞的方式排熱了。
借助水分蒸發的排熱方式,則是利用“水汽化需要熱量”的原理,即水在蒸發的時候要從周圍吸收熱量。汗的主要成分是水,當它在人體表面蒸發汽化時,要吸收人體內部的大量熱量,正是這種汽化吸熱原理,將熱量從體內釋放出來。
那么,如果人體不出汗又會怎么樣呢?有種不出汗的病癥,稱為“無汗癥”。無汗癥患者耐熱性很差,在夏天只能住在空調房里,或到氣溫低的地方居住。
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我們身邊的汽化熱現象
某種物質從液態變成氣態的過程叫汽化。如果物質是從液體表面汽化,我們叫蒸發。液體蒸發的時候,分子為了獲得飛離液面所需要的能量,就要從周圍吸取大量熱量。這種熱量就叫做汽化熱,即:汽化所需的熱。
雖然對于“汽化熱”這個名詞同學們不熟悉,但是我們身邊很多因汽化、吸熱、降溫的現象大家應該不會陌生:喝熱湯時,對著湯吹氣,這是為了加速水汽化,從湯里吸收更多的熱量,使湯更快地冷卻下來;酒精涂到皮膚上,因酒精蒸發,吸走了皮膚上大量熱氣,我們會感覺皮膚涼颼颼的;剛洗完澡出來,風一吹,皮膚上的水蒸發,吸走了人體大量熱量,我們會感覺很涼爽……這些都是汽化吸熱的現象。
200萬個以上的小汗腺
夏天運動的時候,有些人每小時能流出1升的汗水。這么大量的汗是怎么產生的呢?
調節體溫的汗是由叫做“小汗腺”的器官分泌出來的。小汗腺是一端閉合的管狀器官。開口的一側是出汗口,它位于皮膚的表面。汗管延伸至表皮下方數毫米處,像線團纏繞一樣,曲折成球狀。曲折成球狀的部分直徑約有0.5毫米左右。
小汗腺幾乎分布在全身,每個人大約有200萬~500萬個小汗腺。手心、腳底、額頭分布較多,在這些地方1平方厘米有300個以上的小汗腺。一個小汗腺的出汗量雖然每小時只有千分之一毫升那么少,但因為汗腺的數量很多,所以能夠排出大量的汗水。
汗腺是這樣排汗的
你聽說過“把鹽撒在鼻涕蟲身上,鼻涕蟲就會縮小”吧。撒上了鹽(NaCI),鼻涕蟲的表皮外側(體外)的鹽分濃度就會比表皮內側(體內)高,體內的水分就會向體外流出(滲出)。結果,鼻涕蟲就縮小了。實際上,小汗腺分泌汗水也是同樣的道理。
在細胞的作用下,汗管內部的鹽分濃度增加,汗腺外部組織液中的水分就會通過細胞膜向汗管內滲透,汗水就是這樣形成的。(組織液:從血管中滲透出來的,充盈在細胞外的液體。)
汗腺出汗的方式
分泌部里(左),在和特定的離子結合、來回流動的管狀蛋白質的作用下,汗腺內的Cl-(氯離子)堆積起來。這樣,汗腺內就偏向負極,Na+(鈉離子)在電力作用下通過細胞間隙進入汗腺內。汗腺內的鹽分濃度就會升高。由于汗腺內外形成的鹽分濃度差,水就通過水通道蛋白和細胞間隙由汗腺外流入汗腺內(滲透壓)。在回收鹽分的導管部(右),先從汗腺里排出Na+, 這樣Cl-就在電力作用下與Na+一起排出。實際上,還同時進行著鉀等其他元素的移動,在這張圖上就省略了。
汗水咸咸的
剛分泌出來的汗水含有和組織液同等濃度的鹽分,大約是0.9%。但實際上排出的汗水的鹽分濃度大約只有0.2%~0.4%左右。鹽分跑到哪里去了呢?原來,汗腺還具有將汗水的鹽分重新回收的功能。對于生活在陸地上的生物而言,鹽分是生存所需的重要物質。因此,通過再次吸收,可將鹽分的流失控制在最小范圍以內。
在一定時間內,能重新回收的鹽分量是固定的,即使分泌出的汗水量增多,回收的鹽分量也不會改變。因此,大量出汗時,汗腺來不及再吸收,汗水的鹽分濃度就會上升。也就是說,運動大量出汗的時候,會排出大量高濃度鹽分的汗水。所以說,運動如果大量出汗,一定要補充些鹽分,就是這個原因。
好辣好辣會出汗
人體產生的汗水并不是一成不變的。天熱的時候出的汗多,天冷的時候幾乎不出汗。
汗腺的活動是由圍繞著汗腺的神經(交感神經)控制的。這種神經與腦部下丘腦的“發汗中樞”相連。來自全身的溫度情報都一起集中到發汗中樞,根據從這兒發出的指令進行排汗。
吃加了辣椒的食物時,有時也會出汗。這是因為溫度接收器將辛辣誤解成了炎熱。辣椒里含有“辣椒堿”成分,吃到嘴里的辣椒堿,透過舌頭等的表皮,粘附到了皮膚下方的溫度接收器上。由此,神經就發出了和在炎熱場合一樣的信號。
但是,這種情況下的信號傳遞方法和通常處在很熱的環境中不同,它不經大腦直接傳達給汗腺,是一種反射反應,和觸碰到熱的物體下意識縮手一樣。
太緊張,出汗防滑吧
除了氣溫高和吃辣的時候以外,其他場合有時也會出汗,比如觀看體育比賽時,考試即將開始時,手心里會不自覺地有汗。
這樣的汗即使沒有外界氣溫和辣椒堿的刺激也會排出。這稱為“神經性發汗”,被認為是發汗中樞以外的腦活動傳遞給發汗中樞而產生的。
事實上,神經性發汗多見于手心和腳底,這種汗被認為能起著防滑的作用。你一定有過這樣的經驗吧,打開塑料袋的時候,如果手指是干的,就怎么也打不開,但這時如果你的手被汗濕了的話,就能很輕易地打開塑料袋了。這就是汗在起著防滑的作用。
緊張的時候為什么需要防滑呢?這是因為在人類進化的過程中,追蹤獵物或逃避捕食者時,為了防止腳底打滑而產生的。實際上,像貓、老鼠等動物在這種場合腳底也會出汗。
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令人煩惱的多汗癥
因為出汗是由腦部控制的,因此也會出現病癥。控制汗腺的腦部工作異常,從而導致分泌出過多的汗水的多汗癥就是其中之一。多汗癥中多見的是手掌和腳底大量出汗的手足多汗癥。在多汗癥的重癥患者中,有些人甚至因為出汗過多,把使用的手機和電腦都弄壞了。
大汗腺,小汗腺
上述所說的汗腺指的是小汗腺。但實際上,除了小汗腺以外還有大汗腺。大汗腺多數位于腋下和陰部周圍等硬毛生長的部位。其數量大約在每平方厘米幾十個左右,和小汗腺比起來要少得多了。
大汗腺的形狀和小汗腺相似。但它比小汗腺大,汗口位于毛孔的側面。此外大汗腺里,汗管內壁的一部分細胞會脫落,細胞自身作為汗被分泌出來。因此,大汗腺分泌出的汗水中含有小汗腺的汗水所沒有的、特有的脂肪和蛋白質。
汗水臭不臭?
同樣被稱為“汗臭”,腋臭和腳臭的氣味卻是不一樣的,對此,你不覺得不可思議嗎?產生這樣的區別,就是因為大汗腺。腋下有大汗腺,但腳底卻沒有。大汗腺分泌出的汗水中含有脂肪,這些脂肪被皮膚上的細菌分解,所以散發出了腋下特有的氣味。
雖說是“汗臭”,但大汗腺也好,小汗腺也好,它們分泌出的汗原本是無味的。由于細菌分解了汗的成分和脂類等,才產生了氣味。腳部比手更容易產生氣味,是因為腳穿著鞋子和襪子,濕度高,為細菌的繁殖提供了適宜的環境。
大汗腺從人出生時就存在了,但它到了青春期,開始進入發汗的旺盛期。所以腋下特有的氣味到了青春期以后就會變得難聞。當發現有狐臭時要怎么辦呢?保持清潔,讓它透氣干燥很重要。因為臭味不是汗本身的氣味,只要讓細菌不再繁殖就能抑制臭味。
關于汗的問與答
問:感冒時捂出汗能夠快速降溫?
答:發高燒是因為腦部把通常在37℃的體溫設定溫度提高了幾度。即使出汗,這個設定溫度也不會下降。一旦感冒快好,腦部恢復設定溫度時,為了使體溫恢復到37℃,就會大量的出汗。
問:男性比女生更容易出汗?
答:出汗量的個體差異很大,女性的出汗量比男性的出汗量明顯要少。女性發汗的初始溫度較高,汗腺機能也相對較弱,而且,女性的出汗量少,也和女性本身發熱量少有關系。
問:市場上出售的止汗劑是怎樣止汗的?
答:止汗劑里含有的成分與汗腺開口部的蛋白質結成塊,堵住汗腺從而達到止汗效果。在這些有效成分里,有檸檬酸等有機酸,氧化鋅、明礬等金屬鹽。金屬鹽比有機酸效果更強,大部分的止汗劑中都含有。
養成出汗的習慣
除了調節體溫,汗還能提高皮膚的防御機能呢。
近年來有研究表明,小汗腺分泌出的汗起著脫落老化角質層的作用,而且,這些汗液中還含有擁有抗菌作用的蛋白質。這種有益的蛋白質的發現使我們了解到了汗水的新作用。因此,不要盲目地止汗,適當流汗有益健康。
沒有汗,我們就無法健康生活。讓我們流著汗,一起享受夏天吧!
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不運動,靠蒸桑拿出汗也能減肥嗎?
出汗并不能減肥。因為出汗會帶出水分,所以一時間體重減輕。擔負著體溫調節的小汗腺排出的汗水中,含有鹽等成分,但幾乎不含有脂肪。因此出汗并不能減少脂肪,和減肥(減少身體脂肪)沒有關系。
汗能提高皮膚的防御機能
下面是皮膚的防御機能模型圖。正常分泌汗水的時候(左),很多對人體有益的酶和肽隨著汗水一起被分泌出,保護著皮膚。汗水無法正常排出的時候(右),這種屏障被破壞,就可能會產生由過敏物質引起的炎癥,細菌的繁殖等問題。