No.448《水之書》

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☆★【☆科普探索.無限可能☆】經典科學套書5折起 ★☆ 第448期 2017/04/08
水之書 《水之書》是一本拓展你科學視野的奇書,囊括了與水相關的科學:
★ 水的物理學(室溫下呈液態、冰的密度比水小、氫鍵帶來的黏性、溶解度帶來的導電性)
★ 水的化學與生物化學(水的極性使細胞膜得以存在、氫鍵讓蛋白質摺疊成三維形狀)
★ 水的宇宙學(水分子如何在宇宙中生成、為何能存留在地球上)
★ 大氣科學與海洋學(水文循環、季風、環流、全球大洋輸送帶)
★ 環境科學(水足跡是一種類似碳足跡的環保概念)
★ 還有地球科學(冰河與冰山)、古氣候學(冰芯研究)、晶體學(冰晶)
天文學與太空科學(衛星與行星的形成、地外水源,如何以水來定義生命)。
水之書

  《作者阿洛.賈將帶領我們踏上雙重旅程:一是極地之旅,我們將搭乘海洋研究船,冒著狂風巨浪,遠征南冰洋與南極洲,去看那裡的巨大冰山、冰原、冰冠、企鵝與海豹,以及影響全球天氣的南冰洋,如何展現水的威力與重要性。一是科學之旅,我們將從大霹靂後的水之源頭出發,途經地球上的生命伊始、人類傍水發展的文明,再返回太空;我們將在月球、火星、太陽系外行星,搜尋生命的跡象,而水,正是關鍵性的指標。   一般來說,同一種物質的固體比液體密度大,但是,冰為什麼會反常的浮在水面上?而且這種異常特性,竟保護了水底生物免於寒冬凍死。   每三千年,地球會完成一次水的「乾坤大挪移」,把水從地表移到大氣層、又移回地表,所處理的水量,相當於世界上所有的海水,因而造就了全球的天氣和氣候系統。   我們幾乎是水做的軀體?請看這些數據:成人身上平均含有60%至70%的水,其中,神經系統有84%是水,肝臟73%、肌肉77%、皮膚71%、脂肪則是30%左右,血漿、唾液和胃液,幾乎完全是水。難怪生物學家說:「生命從沐浴在水裡開始。」   你知道嗎?種植一杯咖啡所需要的咖啡豆,要用掉二百公升的水;你愛吃的牛排大餐,每公斤牛肉的成長,要用掉一萬五千公升的水;而為了生產每個人一整天的食物,則要用掉超過三萬五千公升的水。是水,推動了農業,(水蒸汽)推動了工業革命,推動了文明,滋潤了我們的生活。

水之書

  水的行為實在太奇特了   水的奇特行為中,「浮冰」只不過是最基本的。一九六三年,當時彭巴還是坦尚尼亞麻干巴中學的高三學生,他發現水的某種現象非常奇怪,至今沒有人能夠解釋。   彭巴和班上的其他同學常常製作冰淇淋:煮沸牛奶、加入糖,等混合液冷卻到室溫,放進冷凍庫。不過,冷凍庫的空間不太夠,這些小男生總是急著把冰淇淋混合液放進冷凍庫。有一天,彭巴正在煮沸牛奶時,看見另一個男生為了趕快把自己的混合液放進冷凍庫,一開始就用冷牛奶。彭巴知道,如果他等自己的冰淇淋混合液冷卻、再放進冷凍庫,就會沒有空間了。於是他冒著損壞冰箱的風險,把他的熱冰淇淋混合液放進冷凍庫,放在他朋友的冷混合液旁邊。過了一個半小時,他們回來查看自己的冰淇淋,結果發現很詭異的事情:彭巴的混合液已經凍結成冰淇淋,其他人的混合液卻依然只是濃稠的液體。   彭巴效應(因為是彭巴發現的)觀察到的是:當熱水和冷水放在同樣的零下狀態時,熱水結冰比冷水快。儘管遭到老師的嘲笑,但彭巴並不是唯一注意到水的這種奇特效應的人;亞里斯多德、培根、笛卡兒都曾經寫到這件事。彭巴進一步研究自己的發現,在鄰近的坦加小鎮,他看到當地的冰淇淋商家也是用同樣的方法來製作冰淇淋(也就是彭巴在學校的意外之舉:把熱牛奶直接放進冷凍庫),因為他們知道那樣會比較快凍結。   什麼原因造成彭巴效應,並沒有任何確切的答案。有可能是因為熱牛奶的表面蒸發,帶走熱量以及一些水,使體積變小、溫度下降,因此凍結得比較快。另一種想法是,較熱的牛奶含有較少的溶解氣體,通常這些氣體算是雜質,會降低液體的冰點。   第三種可能的解釋與「過冷」有關。如果把水冷卻至公認的冰點(一大氣壓下的攝氏零度),除非液體中有些地方存在冰晶「首先發難」並開始成長,才會形成冰。舉例來說,這些開始結冰的地方可能是氣泡、或是容器表面的粗糙部分。   如果沒有這些地方、而溫度繼續下降,水可能會變成過冷,在溫度遠低於預期的冰點時仍然維持液態。但是過冷水並非完全穩定,如果水裡面開始以某種方式成核,就會瞬間結冰。(反過來也是一樣的道理,地表上的過熱水,在溫度遠高於普通沸點攝氏一百度時,也可能維持液態。) (本文為節錄,完整內文請見水之書

■ 別凍!喝冰水會容易累積脂肪,真的嗎? 科學新聞由Pansci.tw泛科學提供 文/MedPartner

一派的主張是認為:喝了冰水之後,腹部就必須要加熱這些水,因此會需要更多脂肪,所以腹部就會跟腦部發出訊號,讓內臟脂肪的合成增加,因應加熱腹部冷水的需求。而且體溫下降,就會降低新陳代謝。一派的主張是認為:喝熱水身體溫度會上升,體溫上升,新陳代謝就會隨之增加。

這兩個說法,聽起來似乎都言之成理,加上跟傳統民間認為不要喝冷水的說法契合,所以似乎廣為流傳,且普遍被認同且奉行。這樣的假說沒有不行,畢竟所有的科學剛開始都源自於一個假說。但科學家接下來要做的,就是「實驗」。透過完整設計的實驗,我們就可以驗證假說是否為真了!結果還真的有人做了這個實驗,而且早在2006年就已經做過啦!就帶大家一起來回顧這個實驗吧∼

所當年的這個研究,刊載在「內分泌與新陳代謝期刊」,做法是找一群健康成人,在他們喝水前30分鐘先測量一次代謝情形,喝水後90分鐘再測一次。喝的水量是依照這些人的體重去調整,平均起來每次喝500CC左右。

但這個研究除了研究水溫以外,也想研究喝進不同滲透壓的水會不會造成什麼影響。因此有些人喝了常溫蒸餾水、有些人喝常溫生理食鹽水,也有人喝攝氏3度的冰水。結果發現,喝水,不管是喝常溫的蒸餾水或生理食鹽水都不能增加新陳代謝。但是喝低溫3°C冰水後卻可以增加新陳代謝4.5%,並且可持續60分鐘。

這道理其實也不難理解。人是恆溫的動物,當你喝入了冰水,身體就會把水加熱到跟體溫一致,這個過程自然就需要耗能,所以必須增加新陳代謝。但這個效果也只持續到水溫升高到跟體溫一致就會停止。至少這個實驗可以證明,喝冰水會「降低」新陳代謝是錯的,相反的,喝冰水會「暫時增加新陳代謝」。而喝室溫的冷水,在實驗中就沒有發現增加代謝的情形。

目前看起來,對於一般健康成人或孩童,喝冰水可暫時增加新陳代謝,對減肥有正面幫助,這在幾篇研究中都有一致的結論。所以只要你身體健康,喝冰水是不必擔心的。喝冰水要顧慮的是,在氣喘或者有嚴重腦血管、心血管疾病的患者身上,可能會誘發疾病的發作,這就要特別小心。所以如果你有氣喘、心臟病、控制不好的高血壓、中風等疾病病史,喝冰水這招就不適合你囉!

總而言之,身體會不舒服,就不必強迫自己喝冷水或冰水。畢竟喝冷水或冰水可以幫助減重,但「不是」減重的關鍵核心,這個效應遠比你吃什麼食物來得不重要許多。只要身體沒問題,就放膽喝,身體覺得不舒服,就別勉強囉! (本文為節錄,完整內文請見 【Pansci.tw泛科學】
別凍!喝冰水會容易累積脂肪,真的嗎?


 

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