Человеческое тепло станет вечным источником энергии?
Yagi Studio Getty ImagesСможем ли мы в будущем подзаряжать бытовые приборы и гаджеты за счет бесплатной энергии, которую каждый день мы сами производим естественным образом, собственным теплом? Молодая инновативная швейцарская компания разработала технологию, преобразующую тепло человеческого тела в электрическую энергию.
Этот контент был опубликован 06 мая 2021 года — 07:00Русскоязычную версию подготовила Лейла Бабаева.
Забудьте на мгновение о солнечной энергии, биомассе, энергии ветра и гидроэнергетике. А что если будущие возобновляемые источники энергии кроются… в самих людях? Все мы смотрели «Матрицу» и по меньшей мере с тех самых пор знаем, что тело человека генерирует тепло. Злобные машины использовали в фильме этот феномен для того, чтобы, превратив людей в батарейки и «прокачав» им головы воображаемой реальностью, получить бесплатный и вечный источник энергии.
Когда у нас поднимается температура или когда мы занимаемся спортом, мы ощущаем внутреннее тепло. Это свойство нашего организма отличает нас от рептилий и других холоднокровных животных, а еще оно стало источником бесчисленных литературных метафор, от «энергичного» характера до «горячего сердца», к которому должны, как известно, должны прилагаться холодная голова и чистые (в коронавирусном смысле) руки. В то же время не все знают о том, что тепло человеческого тела действительно можно напрямую преобразовывать в электричество.
Внешний контентИдея не нова, однако высокотехнологичные устройства, например, умные часы и фитнес-браслеты, способные приносить практическую пользу, и которые можно было бы выпустить на массовый рынок, были разработаны только в самые последние годы.
Швейцарский стартап Mithras намерен закрепиться на этом пока нишевом рынке и предложить свои инновационные разработки. Созданная при поддержке Высшей технической школы Цюриха (ETH) в 2018 году, компания принадлежит к десяткам перспективных стартапов, возникающих сейчас в стране та стыке экономики, бизнеса и фундаментальной науки.
Показать больше
«Я всегда хотел изобрести нечто, что имело бы большой потенциал развития и я интересовался сферой высоких технологий», — говорит Франко Мембрини (Franco Membrini), основатель и исполнительный директор компании Mithras. По образованию он историк, но его всегда привлекала перспектива изучения «энерго-теплового потенциала» человеческого организма поскольку он видел в этом «замечательную возможность внести вклад в создание сети децентрализованного производства электрической энергии», то есть сети, для которой не нужны столбы, провода, платины и огромные реакторы.
Потенциал: 10% потребляемой в мире энергии
Тепловая энергия, которую в среднем излучает человеческое тело за единицу времени, эквивалентна 100-ваттной электрической лампе накаливания.
Большая часть этой энергии уходит без какой-либо пользы в окружающую среду, и вот как раз именно эти-то «отходы» молодая компания из города Кур что в кантоне Граубюнден и намерена использовать в качестве источника энергии с помощью термоэлектрического генератора (ТЭГ), который для выработки электроэнергии использует так называемый «эффект Зеебека».
Речь идет о разнице температур между поверхностью кожи и окружающей средой, за счет которой и получается даровое электричество. «Эта разница очень важна, чем она больше, тем больше выработка энергии, независимо от того, находитесь ли вы в полярном регионе или в пустыне. Чтобы начать вырабатывать электроэнергию достаточно разницы в один градус Цельсия», — объясняет 29-летний Франко Мембрини. Использовать всю тепловую энергию человеческого тела со 100-процентной эффективностью невозможно.
Внешний контентТем не менее, «использование ТЭГ представляют собой, с нашей точки зрения, довольно многообещающую стратегию с огромным потенциалом».
Оптимизация забытой технологии
«Использовать человеческую энергию в качестве возобновляемого источника электричества ученые и инженеры пытаются уже с начала 20 века», — напомнил Франко Мембрини, приведя в пример радиопередатчики, получавшие энергию за счет ручной динамо-машинки и широко распространенные в 1940-е годы. Однако быстрый прогресс, достигнутый в области производства аккумуляторов, отодвинул такие энергосистемы на второй план, которые могли бы подпитываться людьми. Успехи, достигнутым в области материаловедения и в сфере производства переносных устройств, энергия, производимая телом человека, снова вызывает живейший интерес инженеров.
«По сути мы взяли уже существующую технологию и просто оптимизировали ее для нужд нашей эпохи», — пояснил Франко Мембрини.
В самом деле, «эффект Зеебека» известен ученым уже давно. Мы разговариваем с Рене Росси (René Rossi), директор «Лаборатории биомиметических мембран и тканей» швейцарской «Федеральной сертификационной Лаборатории материаловедения» (Empa). «До настоящего времени применение этого эффекта ограничивалось низкой энергоэффективностью предлагавшихся технических систем.
Показать больше
Но сегодня мы уже в состоянии перейти от масштаба милливатт к нескольким десятым частям 1-го Ватта, а это уже представляет с точки зрения рыночного потенциала значительную потребительскую и коммерческую ценность». По его словам, в настоящее время исследования ведутся в нескольких направлениях. «Например, мы разрабатываем умный текстиль, использующий солнечную энергию. Другие исследовательские рабочие группы стараются найти способ преобразования механической энергии в электричество, например, при помощи интеграции в подошвы обуви особых генераторов».
Заряжая во сне
Что касается компании Mithras, то она работает сейчас над реализацией двух идей.
Во-первых, она хочет разработать мини-ТЭГ в виде носимого на запястье браслета, который можно было бы использовать для зарядки мобильных устройств. Во-вторых, компания ищет способ найти инженерное решение, при котором термоэлектрический генератор встраивался бы непосредственно в устройство и подключался бы к его батарее.
Единственным предварительным условием для производства электричества является прямой контакт устройства с телом. «Неважно, пьете ли вы кофе, занимаетесь ли спортом или спите, батарея будет заряжаться сама по себе», — говорит Франко Мембрини. В настоящее время на его фирме работают шесть человек, компания хочет сосредоточить все свои усилия в основном на разработке индивидуальных медицинских приборов, с учетом их, как правило, низкого энергопотребления.
Показать больше
«Мы хотели бы, чтобы в будущем такие устройства, как инсулиновые помпы, слуховые протезы или биодатчики, отслеживающие температуру тела и иные жизненно важные функции, были бы полностью автономными, не зависящими от внешних источников энергии.
Ведь а таком случае можно избежать проблем, связанных как с отказом батарей, так и с возможными осложнениями в результате хирургической операции по их замене».
Эту технологию можно было бы применять и для зарядки мобильных телефонов, хотя они в настоящее время и не входят в список приоритетов компании Mithras. «С точки зрения нашей технологии обычный смартфон потребляет все еще слишком много энергии. В лучшем случае мы могли бы научиться продлевать срок действия его батарей», — резюмирует Франко Мембрини.
В соответствии со стандартами JTI
Показать больше: Сертификат по нормам JTI для портала SWI swissinfo.ch
Показать больше
Поделиться этой историей
«Я людей чувствую по излучению тепла»
Поводом для сегодняшней встречи послужил слух о том, что моя собеседница еще два года назад предсказала нынешнему президенту страны В. В. Путину победу на выборах. Обладатели информации утверждали также, что в ответ на точно сбывшееся предсказание благодарный глава государства прислал в подарок предсказательнице компьютер.
В свой августовский приезд на Псковскую землю В. В. Путин почтил скромный домик Валентины Михайловны Моцкувене и личным посещением — возвращаясь из Старого Изборска.
Наша встреча с Валентиной Михайловной угрожала оказаться на редкость короткой, поскольку в ответ на все перечисленные факты последовало однозначное и категоричное опровержение:
— Ничего подобного не было. Хотя лечить — лечу. И предсказать будущее тоже могу. Но с президентом встречаться не доводилось и подарков от него я никаких не получала. Люди часто придумывают обо мне разные небылицы. Я не обижаюсь.
— А как давно вы занимаетесь целительством?
— Да, считай, всю жизнь. Раньше, правда, такие знания приходилось скрывать, но от людей не больно-то скроешь. А у нас по линии отца эти знания передавались из рода в род. Меня целительству обучала бабушка. Внуков у нее было много, а выбрала для обучения меня одну. Мне пять лет было, когда начали с ней изучать травы. Я не хотела, сопротивлялась всеми детскими силами.
Больно уж тяжело было вставать ни свет, ни заря, ведь траву-то собирают до восхода солнышка, мне же поспать хочется. А где-то с десяти лет началось обучение предсказанию по картам Таро. Бабушка умела гадать бесподобно. Я часто стояла около нее, когда она работала: смотрела, запоминала, пробовала сама. И мне передалось умение слышать, что карты говорят.
Вон, посмотри на эти карты, еще бабушкины. Ты, поди ничего и не разберешь на них — изображение-то едва-едва просвечивает. Да я их все наощупь знаю. Сколько ни пыталась найти, купить такие же — никак не получается.
— Но ведь сегодня такое изобилие всего — карты, книги…
— Много-то много, да не все полезное, с добром сделанное. Особенно книги, иные откроешь и ахнешь — такая чепуха понаписана.
— А свой первый случай, когда удалось исцелить, помните?
— Конечно. Я тогда вправила детскую грыжу.
— И сколько лет вам было?
— Точно не припомню, но после 20.
Вообще, тем, кто обучается целительству так, как я, — по роду, определен возраст, с которого можно заниматься самостоятельно: женщине — с 20 лет, мужчинам с 33. Если раньше попробуешь — рискуешь потерять знание. Я же начала позже, поскольку долго сопротивлялась. Не хотела этим заниматься.
— Почему?
— Да сейчас уже и сама не понимаю. Бабушка все говорила, что я должна нести людям добро и пользу. И раз мне дано знание, я должна служить ему — ради людей. А я все отвергала: дескать, никому ничего не должна. Истинное осознание своего предназначения, судьбы пришло позже. И потом я уж никогда не сомневалась.
— А у вас есть ученики?
— У меня семь внуков. Из них только двое людей чувствуют и способны принять знания, их и обучаю.
— Из тех людей, которые к вам приходят (а соседи утверждают, что в иные дни на улице перед домом выстраиваются целые колонны автомобилей), вы принимаете всех? Никому не отказываете?
— Я людей чувствую, чаще всего по излучению тепла, исходящего от каждого человека.
Это тепло всегда индивидуально — как нет похожих людей и судеб, так и человеческое тепло не бывает одинаковым. Узнавание человека на таком уровне проявляется сразу, при первом контакте. И если чувствую, что человек открыт передо мной, не таится, то работаю с ним. Но бывает, что я не воспринимаю человека, как будто между ним и мной какой-то барьер установлен. Я не вижу, не слышу, не чувствую его. С такими не работаю, сразу отказываю. Но все же, когда приходит человек, хочется помочь ему. И часто вижу, что со своими болезнями, проблемами, бедами он может справиться сам. Надо только помочь ему поверить в себя, в то, что он — сильный, что он сможет. Особенно жалко женщин. Уж такие они приходят измученные, истощенные душевно, уставшие от жизни.
— Чаще всего, наверное, жалуются на мужчин, их неблагодарность, просят приворожить?
— Не без этого. Но я сразу говорю, что приворотов не делаю, порчу не насылаю, вообще не занимаюсь ни черной, ни серой магией, тем, что называют колдовством.
— Ну да, сегодня все белыми магами считаются. А пойди разбери, кто действительно тебе добра желает, помочь хочет, а кто колдовством промышляет.
— Это верно. Несведущему человеку, пришедшему на прием к целителю, экстрасенсу, предсказателю, действительно трудно разобраться, где истинное знание, а где шарлатанство или черная магия. Да почти невозможно. Могу посоветовать обратить внимание при разговоре на тему денег. Если целитель сам начинает говорить о деньгах, тем более называть цену — на лечение, на травки, какие-то процедуры — имей в виду, что ничем добрым тут не занимаются.
— Почему так категорично? Разве вы лечите или гадаете бесплатно?
— Все, что делаю, я делаю ради того, чтобы помочь человеку. Если он сочтет необходимым поблагодарить меня за помощь, я приму ее. Если нет — слава Богу. Я не устанавливаю расценок на свой труд. Так заповедано знанием белой магии, так же поступают и другие. Существует поверье, что если мы хоть раз продадим свой труд, знание нас покинет.
А вот носителям знаний черной магии такая беда не угрожает.
— А свою благодарность люди обычно выражают деньгами?
— Не обязательно. Одна бабуля, например, принесла как-то двух козлят. Ну захотелось ей так выразить свою благодарность. То-то хлопот было потом с козлятами в однокомнатной квартире на пятом этаже, домик мы уже позже купили. Жили на балконе, пока не удалось пристроить.
— Вы лечите, то есть несете физическое исцеление. Занимаетесь предсказанием. Есть что-то еще?
— Я называю это практической магией: своего рода советы, рекомендации. Например, когда наступает время сажать те или иные овощи, фрукты, когда лучше продавать или покупать скот, будет ли толк из народившейся телочки. Эти советы — практические знания на основе и астрологии, и медицины, и психологии.
— Что-то вроде психоаналитика?
— Именно. Вот, например, женщина страдает бессоницей, пьет таблетки пачками, а пользы — никакой. А всего-то и надо: перевесить шторы в спальне или сменить цвет постельного белья с белого на темный или убрать зеркало из спальни.
Вообще, там, где человек спит, зеркала быть не должно.
— А зеркало-то при чем?
— Вот-вот, очень даже при чем. Люди издавна (и во многих странах) знали, что зеркало своим отражающим эффектом поглощает огромное количество живой энергии. А человек в сонном состоянии особенно уязвим, и такому «вампиру» остается только качать энергию. Отраженные образы, в том числе и от обычного оконного стекла сильно загрязняют внутреннее пространство. Так что шторы, помимо всего прочего, выполняют еще и охранные функции. Наши предки были куда мудрее современных людей: много знали и умели пользоваться знаниями. Например, ставни на окнах предохраняли вовсе не от ветра или воров (уж какие воры, если ночью все в доме), а от проникновения в комнату лунного света, неживого по своей природе. Или вот еще пример: что делать, если приснился плохой сон?
— Забыть его поскорее?
— Верно, но как? Самый простой способ: встать сразу после пробуждения, медленно подойти к окну и минут пять молча посмотреть на улицу, стараясь ни о чем не думать, и ни на чем не сосредотачивать внимание.
Вздохнуть глубоко и произнести вслух три раза: «Куда ночь, туда и сон». На себе не раз проверяла: помогает безотказно. Еще один совет, думаю, пригодится любой женщине: один из действенных способов освободиться от тяжести на душе, угнетенного состояния (независимо от его причины) хорошо выплакаться. Но ни в коем случае нельзя плакать в подушку, даже просто в комнате не стоит это делать: выброшенная энергия здесь же и останется, чтобы вернуться чуть спустя. Лучше всего поплакать в платок, который потом или сжечь, или закопать.
— Люди приходят к вам отнюдь не с радостью, а с бедами, болезнями, проблемами, а то и откровенным горем. Помогая им, вы снимаете с них страдания, перекладывая их, по сути, на собственные плечи. Как вы справляетесь с таким грузом?
— Ничто не проходит бесследно. И за свое знание я плачу собственным здоровьем: очень больна, в том числе и тяжелой формой сахарного диабета.
— Как же так: других лечите, а сами себе помочь не можете?
— Не могу.
Ни себе, ни своим близким нам не дано силы помочь. Чтобы излечиться, мне надо обратиться к такому же целителю, как и я. Но не чувствую себя вправе обременять коллегу своими проблемами: он потратит на меня те силы, в которых нуждается кто-то другой. Так что пока справляюсь своими силами, с помощью капельницы. Кстати, диагноз сахарного диабета я сама себе поставила. Когда пришла в поликлинику, врач мне посоветовала не искать болезней, которых у меня нет, но на анализы все же дала направление. Результаты подтвердили мой вывод.
— Но ведь можно же перестать заниматься целительством?
— Уже нет. Я, по сути, не живу своей жизнью, она принадлежит тем, кто ко мне приходит. Кто знает, перестань я принимать людей, может, и двух дней не проживу.
— Скажите, а в вашей практике были случаи, когда не удалось помочь, или помощь не принесла облегчения?
— Никак не могу забыть один случай, когда при гадании на картах выпала смерть, причем всем трем ребятам, которым гадала (они вместе приехали).
Я видела, что случай не фатальный. Можно предотвратить. Сказала им об этом, сказала, как и что делать, что времени у них есть до трех суток. Они уехали, а я чувствовала, что не вернутся, хотя должны были и обещали. Не приехали: все трагически погибли, я уж потом узнала об этом.
— В последние годы проблемы, болезни, с которыми приходят к вам, как-то изменились по сравнению с прошлым?
— С началом чеченской войны часто приезжают солдатики и их мамы за предсказанием. Я делаю это неохотно, редко: не хочу обременять их души знанием — ведь не всегда предсказание бывает добрым. Но всем ставлю обереги, защиту. Пока не слышала, чтобы кто-то не вернулся. Приезжают ко мне и потом, после возвращения: с искалеченными душами, ослабленной психикой. Тут уже другая проблема, психологического характера: найти свое место в жизни, справиться с тяжестью на душе. Работаем и над этим.
— Валентина Михайловна, в завершение нашего разговора, сложившегося, хоть и экспромтом, но, думаю, небесполезного для наших читателей, не посоветуете ли: как можно защитить место своего обитания (жилье, офис, рабочий кабинет) от злых сил, от проникновения недобрых людей, чуть ли не откровенно несущих с собой и ненависть, и агрессию?
— Прежде всего позаботьтесь о чистоте входной двери.
Можно очистить помещение, но недобрые силы снова проникнут. А защитив дверь, вы преградите им путь. Сделать это несложно, желательно раз в год. Дверь следует вымыть начисто водой с мыльным раствором с двух сторон, включая и дверную коробку. Воду вылить, а тряпку закопать, приговаривая: «Куда вода, туда и зло», трижды перекреститься. Затем чистой водой, прочитав над ней 9 раз молитву «Отче наш» и добавив 3 щепотки соли, промыть дверь еще раз, приговаривая: «Защити, соль, от ведьм, колдунов, от злого умысла, от злого напора. После этого натереть дверную коробку чесноком. И не забудьте произнести: «Во имя Отца и Сына и Святого духа. Аминь». Будьте уверены: тот, кто придет к вам со злом, постарается пройти мимо двери.
— Еще бы: чесночный запах кого хочешь отпугнет.
— Неправда. Идущий с добром не придаст ему никакого значения.
— Валентина Михайловна, общеизвестно, как церковь относится к людям, обладающим знаниями, подобными вашим. Расстраивает ли вас такая непримиримость?
— Нет.
Священнослужители и не могут относиться иначе: ведь трудно с первого взгляда распознать, какое целительство несет благо, а какое творит зло. А сколько шарлатанов вокруг развелось. Так что неприятие церкви мне понятно, не обидно, иначе, пожалуй, и нельзя. Что касается лично меня, то я верую в Бога. Правда, в церковь сейчас хожу редко: здоровье не позволяет выстоять службу. Но когда вхожу в храм, делаю это с чистой совестью: все, что делаю, я делаю с добром и миром, и мне не стыдно смотреть в лица людей.
Беседовала Наталья БОБРОВСКАЯ.
Фото: Наталья БОБРОВСКАЯ.
Рядом с человеком чувствую от него тепло, что это?
Рядом с человеком …
23 ответа
Последний — Перейти
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
#8
#9
#10
#11
#12
Гость
я тоже от одного М чувствовала)
#13
#14
Гость
Што чувствовала? Вонь?
#15
#16
#17
#18
Гость
он обосрался
#19
в принципе это хорошо и для дружбы длительной духовной и для брака.
хуже когда связь идет по нижним чакрам — там энергии много и страстей, но часто все разваливается именно по той причине, что до уровня сердца не доходит энергия
#20
#22
#23
Эксперты Woman.ru
Доценко Всеволод
Психолог
163 ответа
Ниделько Любовь Петровна
Практикующий психолог
203 ответа
Леонова Ксения
Психотерапевт
19 ответов
Krasavina Ekaterina
Психолог
10 ответов
Дарья Горбунова
Практикующий психолог
122 ответа
Нина Бабанакова
Нутрициолог, консультант по.
..77 ответов
Климкова Татьяна
Психолог
67 ответов
Алла Бурая
Психолог
18 ответов
Богат Вячеслав
Дипломированный практикующий…
184 ответа
Юлия Лекомцева
Врач косметолог
240 ответов
..#23
#23
#23
Business sausage
Это радиатор, автор.
Новые темы за сутки:
Как справиться со слезами когда на меня начинают кричать?
Нет ответов
Упадок сил, слабость
9 ответов
Почему я веду себя как дура?
7 ответов
Девочки у меня депрессия?
6 ответов
зачем всё это
10 ответов
Почему сами по себе идут слезы?
2 ответа
Тревожно-депресивное растройство, как избавиться?
7 ответов
Плачу, развалина в молодом возрасте
11 ответов
Страдаю каждый день…
28 ответов
В роду у мужа психические отклонения
28 ответов
Популярные темы за сутки:
Отзовитесь! кто после ЭКО забеременил?
219 325 ответов
ВЕСНА!!!!
131 951 ответ
Душа не стареет! Женщина с 40 до 60 лет , правда ягодка ? — 2
109 395 ответов
зачем всё это
10 ответов
Упадок сил, слабость
9 ответов
Почему я веду себя как дура?
7 ответов
Тревожно-депресивное растройство, как избавиться?
7 ответов
Девочки у меня депрессия?
6 ответов
Почему сами по себе идут слезы?
2 ответа
Как справиться со слезами когда на меня начинают кричать?
Нет ответов
Следующая тема
мой сводный брат и сестра не хотят со мной общаться
34 ответа
Предыдущая тема
Верите ли вы в существование зависти?
82 ответа
Энергетический и тепловой баланс | Анатомия и физиология II
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Описывать, как тело регулирует температуру
- Объясните значение скорости метаболизма
Тело жестко регулирует температуру тела с помощью процесса, называемого терморегуляцией , при котором тело может поддерживать свою температуру в определенных пределах, даже когда температура окружающей среды сильно отличается.
Внутренняя температура тела остается стабильной на уровне 36,5–37,5 °C (или 97,7–99,5 °F). В процессе производства АТФ клетками по всему телу примерно 60% вырабатываемой энергии находится в форме тепла, используемого для поддержания температуры тела. Терморегуляция является примером отрицательной обратной связи.
Гипоталамус в головном мозге — главный выключатель, работающий как термостат для регулирования внутренней температуры тела. Если температура слишком высока, гипоталамус может инициировать несколько процессов, чтобы ее понизить. К ним относятся увеличение циркуляции крови к поверхности тела, чтобы обеспечить рассеивание тепла через кожу, и инициирование потоотделения, чтобы обеспечить испарение воды на коже для охлаждения ее поверхности. И наоборот, если температура падает ниже заданной внутренней температуры, гипоталамус может инициировать дрожь для выработки тепла. Тело использует больше энергии и выделяет больше тепла. Кроме того, гормон щитовидной железы будет стимулировать большее использование энергии и выработку тепла клетками по всему телу.
Говорят, что среда равна 9.0013 термонейтральный когда тело не расходует и не выделяет энергию для поддержания внутренней температуры. Для голого человека это температура окружающего воздуха около 84 ° F. Если температура выше, например, при ношении одежды, организм компенсирует ее охлаждающими механизмами. Тело теряет тепло через механизмы теплообмена.
Рис. 1. Нажмите, чтобы увеличить изображение. Гипоталамус контролирует терморегуляцию.
Механизмы теплообмена
Когда окружающая среда не является термонейтральной, тело использует четыре механизма теплообмена для поддержания гомеостаза: проводимость, конвекцию, излучение и испарение. Каждый из этих механизмов основан на свойстве тепла переходить от более высокой концентрации к более низкой концентрации; следовательно, скорость каждого из механизмов теплообмена изменяется в зависимости от температуры и условий окружающей среды.
- Теплопроводность — передача тепла двумя телами, находящимися в прямом контакте друг с другом. Это происходит, когда кожа вступает в контакт с холодным или теплым предметом. Например, если вы держите стакан с ледяной водой, тепло вашей кожи нагреет стакан и, в свою очередь, растопит лед. В качестве альтернативы, в холодный день вы можете согреться, обхватив холодными руками чашку горячего кофе. Только около 3 процентов тепла тела теряется посредством теплопроводности.
- Конвекция — передача тепла окружающему кожу воздуху. Нагретый воздух поднимается от тела и заменяется более холодным воздухом, который впоследствии нагревается. Конвекция может происходить и в воде. Когда температура воды ниже температуры тела, тело теряет тепло, нагревая воду, ближайшую к коже, которая уходит, чтобы заменить ее более прохладной водой. Конвекционные потоки, создаваемые изменениями температуры, продолжают отводить тепло от тела быстрее, чем тело может его восполнить, что приводит к гипертермии. Около 15 процентов тепла тела теряется в результате конвекции.
- Излучение — передача тепла посредством инфракрасных волн. Это происходит между любыми двумя объектами, когда их температуры различаются. Радиатор может обогреть комнату за счет лучистого тепла. В солнечный день солнечное излучение согревает кожу. Тот же принцип работает от тела к окружающей среде. Около 60 процентов тепла, теряемого телом, теряется за счет излучения.
- Испарение — передача тепла при испарении воды. Поскольку молекуле воды требуется много энергии, чтобы превратиться из жидкости в газ, испарение воды (в виде пота) отнимает у кожи много энергии. Однако скорость испарения зависит от относительной влажности — больше пота испаряется в условиях более низкой влажности. Потоотделение является основным средством охлаждения тела во время физических упражнений, тогда как в состоянии покоя около 20 процентов тепла, теряемого телом, происходит за счет испарения.
Это происходит, когда кожа вступает в контакт с холодным или теплым предметом. Например, если вы держите стакан с ледяной водой, тепло вашей кожи нагреет стакан и, в свою очередь, растопит лед. В качестве альтернативы, в холодный день вы можете согреться, обхватив холодными руками чашку горячего кофе. Только около 3 процентов тепла тела теряется посредством теплопроводности.
Это происходит между любыми двумя объектами, когда их температуры различаются. Радиатор может обогреть комнату за счет лучистого тепла. В солнечный день солнечное излучение согревает кожу. Тот же принцип работает от тела к окружающей среде. Около 60 процентов тепла, теряемого телом, теряется за счет излучения.Скорость метаболизма
Скорость метаболизма представляет собой количество потребляемой энергии минус количество энергии, затраченной организмом.
Базальный уровень метаболизма (BMR) описывает количество ежедневной энергии, расходуемой людьми в состоянии покоя, в нейтрально-умеренной среде, в постабсорбтивном состоянии. Он измеряет, сколько энергии требуется организму для нормальной, основной, повседневной деятельности. Около 70 процентов всех ежедневных затрат энергии приходится на основные функции органов тела. Еще 20 процентов приходится на физическую активность, а оставшиеся 10 процентов необходимы для терморегуляции тела или контроля температуры. Этот показатель будет выше, если человек более активен или имеет большую мышечную массу тела. С возрастом BMR обычно снижается по мере уменьшения процентной доли менее сухой мышечной массы.
Обзор главы
Часть энергии поглощаемой пищи используется для поддержания внутренней температуры тела. Большая часть энергии, полученной из пищи, выделяется в виде тепла. Внутренняя температура поддерживается на уровне 36,5–37,5 ° C (97,7–99,5 ° F). Это жестко регулируется гипоталамусом в головном мозге, который ощущает изменения внутренней температуры и действует как термостат, усиливая потоотделение или озноб, или вызывая другие механизмы для возврата температуры к нормальному диапазону.
Тело также может получать или терять тепло посредством механизмов теплообмена. Теплопроводность передает тепло от одного объекта к другому через физический контакт. Конвекция передает тепло воздуху или воде. Радиация передает тепло через инфракрасное излучение. Испарение передает тепло, когда вода переходит из жидкого состояния в газообразное.
Самопроверка
Ответьте на вопросы ниже, чтобы узнать, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.
Вопросы для критического мышления
- Как сужение сосудов способствует повышению внутренней температуры тела?
- Как прием пищи может повысить температуру тела?
Показать ответы
Глоссарий
скорость основного обмена (BMR): количество энергии, расходуемой организмом в состоянии покоя
проводимость: передача тепла посредством физического контакта
конвекция: передача тепла между кожей и воздухом или водой
испарение: передача тепла, происходящая при переходе воды из жидкого состояния в газообразное
скорость метаболизма: количество потребляемой энергии минус количество энергии, затраченной организмом
излучение: передача тепла с помощью инфракрасных волн
термонейтральный: внешняя температура, при которой тело не затрачивает энергию на терморегуляцию, около 84 °F
терморегуляция: процесс регулирования температуры тела
Теплота человеческого тела как источник получения термоэлектрической энергии
Теплота человеческого тела как источник термоэлектрической энергииМэтью Стивенс
27 ноября 2016 г.
Представлено в качестве курсовой работы для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2016 г.
Введение
| Рис. 1: Принципиальная схема термоэмиссионный генератор электричества, который может быть использован чтобы сделать силу из человеческого тела. (Источник: Викимедиа Общины) |
Идея преобразования тепла человеческого тела в форму
пригодная для использования энергия была целью ученых в течение многих лет. Отдыхающий человек
самец выделяет примерно 100-120 Вт энергии. Очень малая доля
это может быть использовано термоэлектрическим устройством для питания носимых
устройства. Например, часам Seiko Thermic Watch удалось запечатлеть
непрерывный заряд всего в один микроватт, так что, безусловно, есть
жизнеспособный рынок, который еще не расцвел.
Известно, что 80%
типичная сила человеческого тела выделяется в виде тепла, современные технологии
может производить всего несколько милливатт энергии. Этого почти недостаточно
для зарядки вашего iPhone при потребляемой мощности примерно 5 Вт, и
к сожалению, такая эффективность никогда не может быть возможной.
Тепло человеческого тела
Потому что мы должны помнить, что энергия не может быть
сохраняется абсолютно, мы должны смотреть на происхождение этой энергии в
средства питания и, в частности, калории, потребляемые человеческим организмом
как источник этой тепловой энергии посредством метаболизма. Одна «калория»
пищи содержит 4,184 × 10 3 джоулей. Если среднее
человек потребляет 1500 калорий каждый день, что соответствует 6,27 ×
10 6 Дж в сутки. Условно говоря, речь идет о
количество энергии, необходимое для движения автомобиля в течение 15 минут. На глобальном
масштабе это соответствует примерно 3,14 × 10 19 Дж на
год.
[1] Имея в виду такое количество потребляемой энергии, нам также необходимо
понять вовлеченную энтропию Второй закон термодинамики
что ни одна система не является полностью эффективной, и часть этой энергии должна быть
выделяется как отработанное тепло, или тепло тела, как мы его знаем.
Технология
Текущее преобразование термоэлектрической энергии завершено
в основном за счет эффекта Зеебека. На рис. 1 представлен простой
схема, отображающая функциональный механизм. Термоэлектрические устройства
генерировать энергию, когда есть разница между нагретой поверхностью
(в контакте с телом) и окружающей средой. Это можно записать в
виде dT/T, где dT — разница температур тела
и окружающей среды, где Т – температура окружающей среды в
Кельвин. Если человеческое тело имеет температуру 310°К (98,6°F),
а окружающая среда имеет температуру 297°К (75°F), получаем
значение dT 13°K по сравнению со значением T 310°K. Это равно значению
4,2% в доступном дифференциале.
Это значение на самом деле будет намного ниже
учитывая невозможность утилизации всего потерянного тепла, так как это было бы фатально для
любого живого человека. [2] Качественно говоря, больше электричества было бы
генерируется устройством, которое пользователь носит в более холодных условиях. В
функции, электроны перемещаются из областей с высокой температурой в области с
низкая температура. Чтобы использовать ток, два полупроводника
необходимый. Один n-тип (отрицательный) и один p-тип (положительный), которые образуют
термоэлектрическая пара, чтобы обеспечить постоянный ток, с которым
можно производить мощность, как видно на рис. 2. Они должны быть настроены
последовательно электрически, но термически параллельно. [2] Чем больше
разница в температуре, тем больше соответствующее напряжение будет
быть, и чем больше способность тока питать нагрузку (т.е. ваш
Apple Watch), эффективно преобразующие тепловую энергию в электрическую.
энергия.
Более надежные термоэлектрические генераторы (ТЭГ), которые
используется в более крупных промышленных приложениях, таких как газопроводы, сталь
литейные заводы и теплоэлектроцентрали имеют возможность
генерировать гораздо большую разницу тепла и, следовательно, гораздо большее напряжение.
[3]
В зависимости от их большего размера и доступного пространства, многие устройства могут быть связаны
последовательно, приводя к большей выходной мощности. Термоэлектрические устройства
сбор тепла тела, однако, должен быть намного меньше, гораздо более гибким,
и не может ездить с такой большой разницей температур. Эти факторы
приводят к гораздо более низкой выходной мощности в диапазоне от микро до милливатт.
Если оставить в стороне эти ограничения, создав большую добротность или значение Z,
что является отношением эффективности между тепловыми свойствами и
электрические свойства используемых материалов, приводы большей мощности
выход. [4] Достижения в области нанотехнологий позволили манипулировать
структура материалов для создания более высокого значения Z, хотя эти
процессы чрезвычайно сложны, и существуют ограничения на то, насколько
увеличение значения Z, которое они могут создать.
Рис. 2: Термоэлектрический прибор
конфигурация (Источник:
Викисклад) |
Применение нанотехнологий
При разработке материалов с
максимально возможное значение Z заключается в том, чтобы выяснить, как уменьшить
теплопроводность. [5] Здесь на помощь приходят нанотехнологии.
Используя углеродные нанотрубки и графен, исследователи могут разработать
наноструктуры размером меньше длины волны света. Это означает, что
происходит усиление рассеяния фотонов, что приводит к
снижение теплопроводности. [5] С электропроводностью
все еще на месте, значение Z становится больше, делая материал более
эффективен в термоэлектрическом генераторе. Это особенно ценно
в сборе тепла тела, как более высокое значение Z для гибких наноматериалов
обеспечивает гораздо более высокое преобразование тепла тела в электрическую энергию. Таким образом,
эти устройства могут незначительно компенсировать меньший
разница в температуре в создании большего напряжения.
В
В настоящий момент эти наноструктуры недостаточно эффективны, чтобы
производится коммерчески. С дальнейшими исследованиями мы можем ожидать, что это
измениться в той или иной степени.
Будущие последствия
В более широком смысле термоэлектрические устройства позволяют нам
улавливать ненужную энергию за счет тепла, которое часто является побочным продуктом других
способы получения энергии. На рынке носимых устройств это означает, что мы
могли бы использовать тепловую энергию нашего тела, чтобы обеспечить неограниченную мощность для
некоторые небольшие устройства, пока окружающая среда достаточно холодная.
Однако существует крайне незначительное значение выходной мощности, которое может
на самом деле реализоваться, и это обусловлено тремя факторами. Во-первых,
количество тепла, реально теряемого человеческим телом. Во-вторых, способность
для управления достаточно большим dT/T. Наконец, возможность использовать
это dT/T, так как мы можем безопасно и практически захватить только небольшой
процент тепла человеческого тела.
Таким образом, общая выходная мощность, которую мы могли
проект, который должен быть использован всей человеческой расой (если бы все
обладать устройством), даже не повлияло бы на общую глобальную энергетику
требования. Таким образом, как крупномасштабное энергетическое решение, это не
возможно, но как нишевое приложение это интригует.
© Мэтью Стивенс. Автор дает разрешение копировать, распространять и демонстрировать это произведение в неизмененном виде, с ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.
Каталожные номера
[1] Д. Бехштейн, «Мир Продовольственный бюджет», Physics 240, Стэнфордский университет, осень 2013 г.
.[2] М. Хайленд и др. , «Носимый Термоэлектрические генераторы для сбора тепла человеческого тела, Appl. Energy 182 , 518 (2016).
[3] Ф.
ДиСальво, «Термоэлектрическое охлаждение и производство электроэнергии».
Наука, 285 , 5428 (1999).
[4] В. Леонов, «Сбор термоэлектрической энергии Тепло человеческого тела для носимых датчиков», IEEE Sens. J. 13 , 2284 (2013).
[5] Г. Пеннелли и др. , «Обзор наноструктурированных устройств для термоэлектрических применений», Beilstein J. of Nanotechnology, 5 , 1268-1284, (2014).
Как жара влияет на организм человека?
Изменение климата обещает сделать лето более продолжительным и жарким во многих местах на планете. Этот июнь оказался четвертым самым жарким месяцем из когда-либо зарегистрированных — в глобальном масштабе, — сообщают ученые. С появлением на горизонте новых волн тепла, которые в настоящее время охватывают большую часть США, риск возникновения проблем со здоровьем, связанных с жарой, также растет.
Тепловое истощение является относительно распространенной реакцией на сильную жару и может включать такие симптомы, как головокружение, головная боль и обмороки.
Обычно его можно лечить с помощью отдыха, прохладной окружающей среды и гидратации (включая дозаправку электролитами, которые необходимы для мышц и других функций организма). Тепловой удар является более тяжелым и требует медицинской помощи — он часто сопровождается сухостью кожи, температурой тела выше 103 градусов по Фаренгейту, спутанностью сознания и иногда потерей сознания.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), экстремальная жара является причиной в среднем 688 смертей в год в США. Но когда устойчивые волны тепла поражают регион, другие последствия для здоровья могут быть серьезными, включая солнечный удар и даже серьезное повреждение органов из-за жары.
Волна жары в Чикаго летом 1995 года унесла жизни 692 человек и отправила не менее 3300 человек в отделение неотложной помощи. Обсервационное исследование некоторых из этих пациентов показало, что 28 процентов, у которых в то время был диагностирован тяжелый тепловой удар, умерли в течение года после поступления в больницу, и у большинства из тех, кто первоначально пережил высокие температуры, была «постоянная потеря независимой функции, » по данным 1998 исследование аномальной жары, опубликованное в Archives of Internal Medicine .
Поскольку температура остается выше собственной здоровой внутренней температуры нашего тела в течение более длительных периодов времени, сможем ли мы, люди, выдержать жару? Мы поговорили с Майком МакГихином, директором программы CDC по экологическим опасностям и последствиям для здоровья, чтобы выяснить, почему и как теплый солнечный летний день может навредить нам. ]
Как люди справляются с жаркой, жаркой погодой?
Мы справляемся с жарой двумя способами: потеем и дышим.
Итак, тепло или влажность являются настоящими убийцами?
Влажность является огромным фактором. Если у вас чрезвычайно высокие температуры и высокая влажность, человек будет потеть, но пот не будет высыхать на коже. Вот почему важно не просто тепло, а сочетание тепла и влажности. Эта комбинация приводит к числу, называемому кажущейся температурой или «ощущением».
Очевидно, что существуют пороговые значения как для температуры, так и для влажности, выше которых мы наблюдаем рост смертности, и температура в Финиксе будет отличаться от температуры в Чикаго.
Другим важным фактором температуры, вызывающим как смертность, так и заболеваемость, является температура, до которой она падает вечером. Если температура остается повышенной ночью, тогда мы видим увеличение смертности. Тело становится перегруженным, потому что оно не получает передышки, в которой оно нуждается.
Какое воздействие оказывает экстремальная, длительная жара на организм человека?
Системы человеческого тела, которые позволяют ему адаптироваться к жаре, перегружаются. Когда человек подвергается воздействию тепла в течение очень долгого времени, первое, что отключается, — это способность потеть. Мы знаем, что когда пот высушивается воздухом, тело охлаждается. Как только человек перестает потеть, в очень короткие сроки он может перейти от теплового истощения к тепловому удару.
Что происходит при переходе от теплового удара к тепловому удару?
Он начинается с обильного потоотделения, а когда оно прекращается, тело становится очень горячим.
В конце концов это начинает влиять на мозг, и именно тогда люди начинают сбиваться с толку и могут терять сознание.
Мы используем аналогию: если вы ведете машину и замечаете, что загорается индикатор температуры, это означает, что система охлаждения автомобиля перегружена. Если вы заглушите машину и дадите ей остыть, вы сможете снова начать движение. Но если продолжать водить машину, проблема выходит за пределы системы охлаждения и затрагивает двигатель, и в конце концов машина остановится.
На какие другие части тела влияет этот сильный перегрев?
Поскольку температура тела повышается очень быстро, это влияет на центральную нервную систему и систему кровообращения.
В местах, подвергшихся длительному тепловому воздействию, возможно широкое воздействие на многие системы органов. Из-за волн жары, которые были изучены, например, в Чикаго, увеличилось количество посещений отделений неотложной помощи и пребывания в больницах по поводу медицинских кризисов, которые обычно не связаны с жарой, таких как проблемы с почками.
Но на самом деле он мало изучен. Одной из причин этого является то, что основное внимание в исследованиях уделялось смертности от волн жары, а не заболеваемости. Для этого нужно посмотреть на людей, госпитализированных из-за теплового удара или теплового удара, и проследить за ними в будущем.
Какова ранняя реакция организма на чрезмерное тепло до того, как кто-то получит полноценный тепловой удар?
Тепловая сыпь и мышечные спазмы являются ранними признаками того, что люди перегружены жарой. Если с ними не справиться, это может привести к более серьезным симптомам.
Мышечные спазмы могут быть вызваны целым рядом различных причин, включая непопадание электролитов в мышцы.
Люди должны знать, что краснота и сухость их кожи свидетельствуют о том, что на них воздействует жара.
Кто наиболее уязвим к продолжительным высоким температурам?
Мы знаем, что факторами риска смерти от жары являются пожилые городские жители, живущие в изоляции и не имеющие доступа к кондиционерам.
Тучные люди подвергаются повышенному риску, как и люди, принимающие определенные лекарства. И люди, которые тренируются или работают в жару и не соответствуют этим критериям, могут подвергаться риску.
Какие лекарства могут сделать организм более восприимчивым к сильной жаре?
В исследовании, посвященном аномальной жаре в Чикаго в 1995 году, мы обнаружили, что диуретики для лечения высокого кровяного давления были одними из лучших, а бета-блокаторы — ряд исследований показал, что люди, принимающие их, могут подвергаться повышенному риску.
Некоторые исследования показали, что определенные лекарства для психического здоровья могут влиять на способность человека справляться с жарой. Но до этого трудно добраться. Если вы посмотрите на количество людей, которые умирают в период сильной жары, и на количество людей, принимающих эти лекарства, цифры могут довольно быстро стать довольно маленькими.
Какова самая высокая температура, которую может выдержать здоровый человек?
Мы этого не знаем — никто этого не знает.
Есть разные люди, разная влажность, разная температура.
Разве мы не приспособлены к очень жаркой погоде?
Конечно, общество эволюционировало в борьбе с жарой, и это произошло в результате разработки кондиционеров. Фактором номер один, который облегчает смерть от жары, является доступ к кондиционированию воздуха.
И я читал, что вентиляторы не работают для предотвращения перегрева при очень высоких температурах…
Мало того, что не работает, так еще и усугубляет. Мы сравниваем его с конвекционной печью. Обдувая человека горячим воздухом, он нагревает его, а не охлаждает.
Современные люди пренебрегают тем, что делали наши предки, чтобы пережить жару?
Я думаю, это всегда было проблемой. Есть история на протяжении сотен лет, когда люди умирали от жары. В 1776 году в Филадельфии была сильная волна тепла, которая привела к гибели людей.
Мы тоже доживаем до старости, и сейчас мы более городские, чем когда-либо в истории человечества.