喝冰水真的會瘦嗎?
― 身體加熱水所需的熱量,只等於10克白飯
喝下冷水時,身體會把它加熱到體溫。加熱需要熱量,而熱量就是能量。於是就有了「只要喝冷水就能瘦」這種說法。推理的方向沒有錯,但一算出實際數量,故事就完全不一樣了。
剛從冰箱拿出來的瓶裝水。一口喝下去,胸口會感到一陣冰涼。
這時,有人說了:「冷水因為身體要消耗卡路里來加熱,所以光喝就會瘦喔」。
確實,冰涼的水在體內不知不覺就變成和體溫一樣了。那份熱量,究竟是從哪裡來的呢?又有多少呢?
幾乎沒有瘦身效果的理由,只有2個
將500毫升的冷水加熱到體溫所需的熱量,約為16大卡。大約只等於10克白飯,一小口而已。
身體一直在產生熱量,並把大部分散發到體外。用來加熱冷水的,正是這部分「本來要丟棄的熱」。並不一定需要額外燃燒燃料。
我們依序來看。第一點是「數量」的問題,第二點是「這份熱從何而來」的問題。
理由1:「卡路里」與「大卡」的混淆
把1克水加熱1℃所需的熱量,稱為1卡路里。卡路里這個單位,本來就是用加熱水的熱量來定義的。
冰箱裡的水大約5℃,體溫是37℃,溫差是32℃。500毫升的水重500克。加熱所需的熱量,是500乘以32,等於16000卡路里。
聽到「1萬6千卡路里」,感覺相當多。然而,食品標示上用的其實是大卡。1大卡等於1000卡路里,所以16000卡路里其實只有16大卡。這個混淆,正是這個民間說法被誇大的原因之一。
請看圖1。上方的長條,代表把500毫升冷水加熱到37℃所需的熱量。即使用旋鈕把水溫調低,長條也幾乎不會變長。就連加了冰塊的0℃水,也只到18.5大卡。中間的長條,是10克白飯的能量。
理由2:身體用「本來要丟棄的熱」來加熱水
人的身體,只要活著就持續產生熱量。即使是安靜狀態的成人,據估計1天約消耗1500大卡,每小時約60大卡。圖1下方的長條就是這個數值。
這份熱大部分會從皮膚和呼吸散發到體外。因為要把體溫維持在37℃,就必須不斷把產生的熱釋放出去。身體就像是一台一直帶著多餘熱量的暖氣機。
當冷水進入體內時,身體會把這份多餘的熱轉用來加熱水。只要稍微收縮皮膚的血管,減少散發到體外的熱量,體溫就能維持。這種情況下,完全不需要多燃燒一克燃料。16大卡,只是身體1小時所釋放熱量的四分之一,大約15分鐘的量而已。
也有實際測量的研究。2003年德國的一項研究報告指出,喝下500毫升水後代謝提升了約三成,曾引起討論。但後續的研究顯示,提升幅度要小得多。甚至有報告指出,提升幅度連加熱冷水所需的熱量都不到。
冰在融化時會吸收大量熱。將100克冰融化並加熱到體溫,需要約12大卡。是同重量冷水的3倍以上。即便如此,啃下相當於500毫升的冰塊,對牙齒和胃都是負擔。並不是值得推薦的瘦身方法。
冷水的瘦身效果雖然很小,但若把含糖飲料換成水,攝取量本身就會減少。例如,500毫升的含糖碳酸飲料,大多在200大卡左右。真正有效的不是「冰涼」,而是「替換」。
總結
把冷水加熱到體溫,確實需要熱量。但500毫升只需約16大卡,大約等於10克白飯。而且身體在多數情況下,只需把平常本來就要排出體外的熱轉用過去就足夠了。要光靠冷水消耗相當於1公斤脂肪的約7200大卡,得喝450瓶才行。
冷水奪走的不是身體的卡路里,
而是身體本來就要丟棄的熱。
關於「卡路里」這個數字的內涵,請見食物的「卡路里」,到底測量的是什麼?;關於冰融化時產生的巨大熱量,請見為什麼冰比0℃的水還能冰得更透?,裡面有詳細說明。
- 把冰箱冷藏過的水倒200毫升到馬克杯中,用溫度計測量。
- 用微波爐(例如500瓦)每次加熱20秒,每次都攪拌並測量溫度。記錄達到37℃所花的總時間。
- 用500瓦加熱1秒約為0.12大卡。乘以總秒數,就能估算出加熱所用的熱量。身體加熱冷水所需的熱量,和這個數值相同。
微波爐的熱量,部分會散失到杯子和爐內,所以實際花的時間會比計算值稍長。請注意燙傷,別把水加熱過頭。
想了解更多的人 ― 用語、公式、與教科書的連結從國中理化到大學專業科目,明確標示這是哪個程度的內容
- 國中國中理化課程範圍
- 高中高中「物理基礎」「生物基礎」課程範圍
- 高中+高中進階內容,或教科書專欄層級的內容
- 大學高中不教、大學專業科目(生理學、營養學)的內容
- 研究中連大學也不當作「定論」教授、研究人員目前仍在調查的內容
國中用語:這個現象是有名稱的
- 熱量:物體進出的熱的大小。單位是卡路里或焦耳。
- 比熱:把某物質1克升溫1℃所需的熱量。水是每克1卡路里,在常見物質中算是非常大的。
- 基礎代謝:什麼都不做、靜止不動時,光是活著就會消耗的能量。最終幾乎全部變成熱從體內排出。
國中高中用公式驗證:加熱500毫升冷水需要多少大卡
把冰箱水溫和體溫的數值代入升溫所需熱量的公式。符號的意義是:Q 是熱量(卡路里),m 是質量(克),c 是比熱(每克每1℃所需的卡路里),ΔT 是溫差(℃)。
| 用符號表示 | Q = m × c × ΔT |
| 用文字表示 | 所需熱量 = 水的重量 × 水的比熱 × 上升的溫度 |
| 公式的來源 | 就是比熱的定義本身。源自能量守恆(進入多少熱,溫度就升高相應幅度) |
| 水的質量 m | 500 克(500毫升) |
| 水的比熱 c | 1 卡路里/(克・℃) |
| 冰箱水的溫度 | 5 ℃ |
| 體溫 | 37 ℃ |
| 白飯(精白米)的能量 | 每100克 156 大卡(依日本食品標準成分表) |
| 安靜狀態下1天所需能量(基礎代謝估計值) | 約 1500 大卡 |
| 1公斤體脂肪的能量 | 據稱約 7200 大卡 |
| 上升溫度 ΔT | 37 − 5 = 32 ℃ |
| 所需熱量 Q(因c = 1,故為 m × ΔT) | 500 × 32 = 16000 卡路里 |
| 換算成大卡 | 16000 ÷ 1000 = 16 大卡 |
| 白飯1克的能量 | 156 ÷ 100 = 1.56 大卡 |
| 相當於白飯多少克 | 16 ÷ 1.56 ≒ 10.3 克 |
| 身體1小時釋放的熱 | 1500 ÷ 24 = 62.5 大卡 |
| 相當於其中多少小時 | 16 ÷ 62.5 = 0.256 小時 |
| 換算成分鐘 | 0.256 × 60 ≒ 15.4 分鐘 |
| 相當於1公斤脂肪所需的瓶數 | 7200 ÷ 16 = 450 瓶 |
加熱500毫升冷水所需的熱量約16大卡,相當於身體1小時釋放熱量的約15分鐘。即使每天喝2瓶持續下去,要達到相當於1公斤脂肪的量,也要225天後。而且如理由2所述,這16大卡未必會整份額外燃燒掉。
高中高中+體溫是如何維持恆定的
高中體溫是靠產生的熱與釋放的熱互相平衡來維持。天熱時會擴張皮膚血管並出汗,天冷時會收縮血管讓熱不容易散失。這是自律神經的恆定性作用,在「生物基礎」課程中會學到。
高中+在一般室溫下,身體處於熱量過剩的狀態。即使因冷水而從體內稍微被奪走一些熱,也只需收縮血管減少對外散熱,就能恢復平衡。只有當單靠減少散熱已經不夠時,才會開始透過顫抖等方式額外產生熱量。
大學熱中性區與非顫抖性產熱
在生理學中,不需要消耗額外能量來調節體溫的氣溫範圍,稱為熱中性區。在這個範圍內,體溫調節主要靠皮膚血流進行。超出這個範圍後,就會加上肌肉顫抖產生的熱,以及棕色脂肪組織進行的非顫抖性產熱。喝冷水後代謝會提升多少,一般認為取決於飲用者當時處於這個範圍的哪個位置。這與飯後代謝提升的食物誘導性產熱是不同的機制,應加以區分。
📖 公式推導與更進一步的內容:棕色脂肪組織(日文維基百科) / 基礎代謝(日文維基百科)
研究中目前還不清楚的事
- 光喝水代謝就會提升嗎。 2003年的報告顯示有明顯提升,但後續研究出現較小、甚至幾乎沒有提升的結果,見解尚未一致。
- 個人差異有多大。據稱棕色脂肪的量因人與季節而不同,對寒冷產熱方式的個人差異究竟有多大,目前仍在調查中。
- 長期持續的效果。單次測量所見的微小差異,持續好幾個月後是否會以體重差異的形式顯現,目前尚不清楚。
也就是說,本文的內容也只是「目前已知範圍內的說明」。不過,加熱所需熱量的上限約為16大卡,這一點確實可以由比熱公式推得。
與教科書的對應(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應位置 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化(熱量・能量) | 水1克升溫1℃為1卡路里,16大卡的計算 |
| 高中 | 物理基礎(比熱・熱量守恆)、生物基礎(體溫調節) | 公式 Q = m × c × ΔT,收縮血管減少散熱的機制 |
| 高中+ | 生物(恆定性的進階內容) | 熱量過剩狀態下不需增加燃料的原因 |
| 大學 | 生理學・營養學 | 熱中性區、非顫抖性產熱、棕色脂肪組織 |
| 研究中 | 能量代謝研究 | 飲水造成的代謝提升幅度有多大 |
| ― | 與生活的連結 | 比起冰涼感,把含糖飲料換成水更有效 |
- Boschmann M. 等「Water-Induced Thermogenesis」(Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2003)
- Brown C. M., Dulloo A. G., Montani J. P.「Water-induced thermogenesis reconsidered: the effects of osmolality and water temperature on energy expenditure after drinking」(Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2006)
- 日本文部科學省「日本食品標準成分表2020年版(八訂)」(日本食品標準成分表2020年版(八訂))
- 比熱容量(日文維基百科)
- 日本厚生勞動省「日本人的飲食攝取基準」(基礎代謝量參考值)
※本文為大眾科學解說。文中數值僅為理解機制所用的估計值・概算。基礎代謝與體脂肪能量因人而異。若對體重管理或水分攝取有疑慮,特別是有既往病史時,請諮詢醫師。