Как човешкото тяло генерира електричество

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 09:37

За начало е необходимо да обясним малко какво точно е токът. Ако вече знаете това, не се колебайте да пропуснете няколко параграфи. Ако не, прочетете нататък!

Това, което повечето хора мислят като електричество, е просто движението на електрически заряд или потенциал. Понякога известна като вторичен енергиен източник или енергиен носител, електричеството, което управлява всичко от телевизора ни до нашите автомобили, трябва да бъде създадено от някакъв енергиен източник. Когато става въпрос за електричество, има безброй източници, които могат да създадат електрическа енергия. Най-често срещаните енергийни източници за масово производство са водноелектрически, ядрени, слънчеви и вятърни. Технологичният напредък ни позволи да използваме тези енергии, за да ни даде чудеса като танцуващи роботи и смартфони.

Какво използваме от тези енергийни източници? Силата да се движат електрони. Ако мислите, че сте се върнали към класа на гимназията, може да запомните, че различни атоми имат различен брой протони, електрони и неутрони. Протоните са положителни, електроните са отрицателни и неутроните са неутрални.

Всеки основен елемент, като кислород, който дишате, и натрият и калият, който ядете, имат определен брой протони и електрони, които ще го различават от другите елементи. Повечето елементи имат същия брой електрони, както и протоните. Това ще даде баланс между отрицателните и положителните такси. Протоните се намират в ядрото (центъра) на атома, докато електроните се въртят около ядрото.

Интересен факт за електроните е, че енергията, която имат, е ограничена до определени нива, известни като черупки. Тези черупки позволяват специфични пространства между въртящия се електронен и централните протони - нещо подобно на това как планетите се движат на орбита на различни разстояния от слънцето. Тъй като отрицателно заредените електрони са привлечени от положително заредените протони, колкото по-далеч от центъра на атома е електронен елемент, толкова по-свободно се държи електронът към ядрото и толкова по-лесно е той да удари този свободен от него елемент.

Електроните в най-външната обвивка на един атом, известен като валентното тяло, са толкова свободно свързани с ядрото, те могат лесно да се откъснат. Ако получите достатъчно енергия, за да разчупите електрона свободно и да го накарате да се движи в определена посока, електронът във валентното тяло на съседния атом ще се влее в този атом, защото, както знаем, в повечето случаи се нуждаете от равен електронен до протон съотношение в елемент. Тези свободно течащи електрони са това, което използваме от външните източници на енергия. Това е, което имате предвид като електричество.

Що се отнася до електричеството, създадено в човешкото тяло, източникът на енергия, който го създава, е химически. Енергията, създадена от химикалите, е свързана със състава на присъстващите атоми и молекули. Всички елементи, които вземаме в тялото си, като кислород, натрий, калий, калций, магнезий и т.н., имат специфичен електрически заряд - което означава, че имат определен брой електрони и протони. Различните химикали се състоят от различни молекули. Как тези молекули са свързани заедно и как те реагират на други молекули в близост до тях е как химикалите създават такава енергия.

Когато взимаме храната си, големите молекули в нея се разграждат на по-малки молекули и елементи от нашата храносмилателна система. Тези по-малки молекули и елементи могат да бъдат използвани от нашите клетки, за да работят. Този процес се нарича клетъчно дишане. Всички тези молекули и елементи имат потенциал да създават електрически импулси, в зависимост от ситуациите в рамките на конкретните телесни системи по онова време.

За конкретен пример за такива неща в действие един от най-често споменаваните електрически токове, създадени от тялото, е сърдечният ни ритъм. Сърцата ни съдържат групиране на клетки, които се намират в горната дясна част, известни като вашия Sinoatrial възел или SA възел за кратко. Клетките в SA възел (сърдечния пейсмейкър) съдържат електролити както вътре, така и извън клетките. Някои от най-често срещаните електролити в тялото, както беше споменато по-горе, са натрий, калий, калций, магнезий, фосфор и хлорид. Натрият и калцийът обикновено се намират извън клетките на SA възлите и калият се намира вътре. Тези специализирани клетки позволяват много повече натрий да влезе в клетката, отколкото да позволи на калия да я напусне. Резултатът е непрекъснато нарастващ положителен заряд. След като зарядът достигне определена точка, калциевите канали се отварят в клетъчната мембрана и позволяват калций да навлезе също. Това прави интериора на клетката изключително положителен, известен като потенциал за действие. След като този потенциал достигне определена точка, той има достатъчно "сила", за да освободи нервите на сърцето. Чудесата на химията в действие!

Електролитите, пресичащи клетъчните мембрани, създаващи електрически зауствания, са само един от безбройните начини, по които тялото използва храната, която ядем, за да създаваме енергия и сила, за да работим.Но когато попитате как тялото създава електричество, отговорът е толкова просто, колкото "химията". Макар че това може да не изглежда като едно и също електричество, което захранва компютъра, който използвате в момента, в основата си, наистина е. Разликата е кой източник на енергия е причинил потока на електроните и как този поток създава реакциите, които е направил. Така че, ако очите ви не са глазирани по време на този малък научен настойнически, вече знаете дългия отговор на вашия въпрос. Ако са го направили, знаете и краткия отговор. Така или иначе, се надявах, че това помогна.

Бонусни факти:

• Хората не са единственото нещо, което използва химическата енергия за създаване на електричество. Батериите са друг изключително разпространен пример за използване на химическата енергия. Може би си мислите, че този вид извличане е ново технологично постижение, което само съвременният човек може да се наслаждава. Истината е, че химическите батерии са били наоколо още от около 200 пр. Хр! Най-старите познати от този тип са били открити за първи път през 1938 г. от Вилхелм Кониг, точно извън Багдад, Ирак. Следователно те са известни като "багдадски батерии". Те бяха глинени буркани, съдържащи меден цилиндър, който обвиваше желязна пръчка. Доказателство за наличието на киселина също се открива в бурканите. Докато изследователи и учени продължават да твърдят, че има потенциална употреба и произход, това, което е известно, е, че точните копия имат силата да създават около 8-2 волта електрически ток.
• Ние, хората, сме много изобретателни създания и като такива създаваме нови и вълнуващи начини да използваме властта в нашите тела. Един от най-интересните начини, които открих напоследък, е да създам фенерче, задвижвано само от топлината на тялото ни. Тази година Ан Макосински от Виктория, Канада, изобрети фенерче, което се захранва от простото му задържане. Успехът й спечели място като финалист на Панаира на науките в Google. За тези, които мислят, че подобни подвизи са само за възрастни с обилно количество житейски опит и образование, Ан е само на 15 години! Сериозно всички останали от вас, които са на 15. Може би малко по-малко XBOX и малко по-експериментални. Ан ви кара да изглеждате зле.
• Тъй като електричният импулс, създаден от нашите сърца, е точно това, електричеството. Машината, която лекарите разглеждат, за да определи как функционира сърцето ви (електрокардиограма или ЕКГ), е просто мярка за този електрически ток и неговата пътека. Измислена е през 1903 г. от д-р Уишем Ейнтовен. Тъй като този инструмент просто измерва електрическия ток в сърцето, а не действителното изстискване на сърцето, може да имате напълно нормален ритъм на монитора и да сте мъртви. Това е известно като PEA или пулсираща електрическа активност. Ако видите тази плоска линия на екрана и сестрите започват да плачат и лекарите започват да разклащат главите си в разочарование, това означава, че няма сърдечна дейност в сърцето и най-вероятно сте мъртви. Ако сте любопитни как да четете ЕКГ, това наистина не е толкова трудно и аз съм ви покрил.