冬瓜降暑，看起来挺离谱，但实际很合理。
我们先选一个城市作为代表。
就南京了。
南京近期最高气温为35℃。
有人可能就有疑问了，35℃明明比人体温度更低，为什么人还会感觉到热？
因为，热量从高温传向低温，人体要散热，就必须形成一个温度梯度。
从舒适环境进入35℃的环境，人体不仅不会散热，反而会吸热。
人体正常活动时，仅仅一个细胞内就发生着千万次的生化反应[1]，从而源源不断地产生热量。
这些热量从核心部位不断向外传递，会形成一个逐步降低的温度梯度。
不仅人体存在温度梯度，人体皮肤要把热量不断释放到空气里，与空气也会存在一个温度梯度。
也即：人体核心温度＞皮肤温度＞空气温度。
当人体不存在明显机械功时，人体的热平衡满足这样的关系：
M=Q_{b}=Q_{sk}
- M 是人体新陈代谢总功率，躺平70W左右，看书写字等正常活动100W左右。
- Q_{b} 为人体向皮肤的热传导总功率。
- Q_{sk} 是皮肤总散热功率，包括皮肤辐射散热、空气对流散热、皮肤蒸发散热三个部分。
- 由于呼吸散热很小，本公式已忽略。
我们的皮肤之所以要通过感受器感觉热和冷，本质上是通过这样的机制，提醒人避开高温和低温，让人体的散热，保持在一个最适宜的程度[2]。
当人处于最适宜的冷热状态时，皮肤温度大约为33℃左右。
由于皮肤要不断向环境散热，当人处于最适宜状态时，环境温度大约28℃左右。
28℃比起35℃，足足低了约7℃。
当人从28℃的舒适环境走到35℃的环境内，由于环境温度高于皮肤温度。
人体不再是对外散热，而是直接从环境吸收热量，导致体表温度升高。
人体皮肤温度要一直升高到，释放的热量等于人体新陈代谢热量才会停止。
建立新平衡后，人体皮肤温度达到多少呢？
不放计算一下：
皮肤对外释放的总量热量，主要为辐射散热、对流散热，以及蒸发散热，总平衡关系有：
Q_{sk}=Q_{辐射}+Q_{换热}+Q_{蒸发}
根据斯特藩-玻尔兹曼定律： j*=εδΤ^4
人体辐射散热为： Q_{辐}=A\Delta j*=Aδ（T_{1}^4-T_{0}^4）
ε 为辐射系数，取值为1。
δ 为斯特藩-玻尔兹曼常量，取值 5.67×10^{-8} W/m^2·K^4 ， Τ 为热力学温度。
根据，牛顿冷却定律，皮肤表面空气对流散热为： Q_{换热} = hAΔT
h 为自然对流换热系数，有经验公式：h=1.48×\Delta T^{0.25} [3]
人体表面积 A 为1.5~2m^2，不妨取个中值1.75m^2
皮肤蒸发散热： Q_{蒸发}=SWr
r 为水的汽化潜热。
SW为皮肤出汗速率，有经验公式[4]： SW=8.47\times10^{-5}\times\left[ （0.1\times T_{s}+（0.9\times T_{c}）-36.6 \right]
根据以上三个公式，可计算出环境温度为35℃、人体热功率100W时。
皮肤表面温度为：
36.7℃
- 此时，辐射散热约19W。
- 对流散热5W。
- 皮肤蒸发散热76W。
这个温度，足足比皮肤舒适温度高了3.7℃。
低于适宜温度时，人体几乎不怎么发汗，稍高于舒适温度，通常蒸发散热25%的总热量。
此时的蒸发散热超过了75%。
这还是考虑人体发出的汗液，全部被蒸发的情况。如果湿度过高，皮肤汗液蒸发不及时，皮肤温度可超过37℃。
在这样的皮肤温度下，人体核心温度也会大大升高。
人体的热传导，根据傅里叶定律，有：
M=Q_{b}=\lambda A\frac{\Delta T}{L}
- \lambda 为皮肤热导率。人体含水70%，皮肤热导率约0.432 W/（m·k）
- A为皮肤表面积。
- \Delta T 为核心温度与皮肤表面的温差。
- L 为皮肤平均导热厚度，非寒冷状态下约为3cm。
由于 Q_{b} 与温差成正比，那么皮肤温度升高多少，核心温度就会升高多少。
核心平均温度将高达：40.7℃（37+3.7）
- ps：虽然肝脏和大脑最高温度都能达到40℃，但人体核心平均温度依旧在37℃左右。
而轻症中暑体温超过38°C，重度中暑可达41°C。
可知长期（静息状态＞3h，运动状态＜3h）呆在35℃环境下，在没有其它降温措施的情况下，至少会出现轻度中暑，部分超重甚至肥胖人群（人体散热更差）甚至可能重度中暑。若通风严重不良，且无其它降温措施，所能待的时间将大大降低，严重可出现热射病。
冬瓜的温度和环境相同，同样是35℃，为什么却能清凉助眠呢？
虽然媒体传播的所谓《夏夜抱瓜眠》极有可能是伪作，但冬瓜降温还真的可以。
冬瓜含水量高达95%以上，表皮为由含蜡质的角质层和含植物纤维的角化层组成。
通过文献可以发现[5]，含水量越高，表面越光滑的水果，通常热导率越高。
测试环境的温度超过30℃，而30℃水的热导率为0.617 W/（m·k）。
可以发现大多数水果都是接近0.6 W/（m·k），独独西瓜0.616 W/（m·k）的热导率和水已经非常接近。
考虑冬瓜和西瓜同属于葫芦科，表皮都很光滑，热导率也会比较接近。即便略微偏低，在35℃的环境取值0.6 W/（m·k）也是非常合理的。
0.6W/（m·k）比起 0.432 W/（m·k）的皮肤热导率高了很多。
人在接触冬瓜的刹那，会因为冬瓜的吸热而感觉到凉意。
人的皮肤温度在1秒钟内产生的功率损失高达1500w/m^2（可通过傅里叶定律和热扩散方程计算瞬时热通量）。
皮肤温度会在短时间降低到35℃附近。
虽然33℃的皮肤温度是平均舒适温度，但舒适温度其实是一个区间。
不冷不热适中的皮肤温度区间，其实在30~37℃范围内。
受限于人的胖瘦、脂肪厚度，以及是否有风，这个温度范围内，其实不同人的体感差异巨大。
另外，不仅仅皮肤绝对温度的高低让人感觉到冷热。
热量的迅速流失和吸收，也会让人感觉到显著的冷热变化。
因为30~45℃的范围内，冷觉受体和温觉受体是同时激活的。这个温度区间，皮肤吸热，我们就会感觉到热。皮肤放热，我们就会感觉到冷。
- 背后涉及的生化原理，和把手从热水中泡一会儿再拿出放进温水会感觉到冷是一样的道理：长期高温刺激，消耗过多温觉受体，突然进入更低的温暖温度，因温觉受体远少于冷觉受体，因而感觉到冷。
所以，我们36.7℃的皮肤，接触35℃的冬瓜，会因为热量的流失而感觉到凉快。
而且，由于人体的核心温度已经超纲（前面计算出平均温度高达40.7℃），冬瓜个头大，吸热量大。大冬瓜的重量可以接近人体，仅仅2℃的温差，总共也可以吸收几十万焦耳的热量。
由于人体核心距离冬瓜核心，相隔脂肪、皮肤、冬瓜皮、冬瓜肉等等结构，人体核心对冬瓜的导热是先快后慢的。
所以抱着冬瓜，会一开始感觉快速降温，但降温又比导热率非常高的材质更加的持久。
持续的时间，足够令人安睡。
但需要说明的是，随着冬瓜的升温，降温效果会大打折扣。
持续时间1个小时左右就差不多了。
所以熟睡后，就可以踢开冬瓜，让它滚滚了。
ps：其实女性皮肤温度比男性的略低，想必诸多男男女女已经用实践证明——冬天抱着男朋友可以取暖，而夏天抱着女朋友睡，可以短暂降温（前提是对方不嫌弃你身上的汗）。
参考
- ^Anne Trafton, MIT News Office.Cell-inspired electronics.By mimicking cells, MIT researcher designs electronic circuits for ultra-low-power and biomedical applications.February 25, 2010
- ^Tansey E A , Johnson C D . Recent advances in thermoregulation[J]. Advances in Physiology Education, 2015, 39(3):139.
- ^魏润柏. 人体与环境热交换计算方法[J]. 人类工效学, 1995, 001(002):39-42.
- ^人体热量平衡模型及其在人体舒适度预报中的应用[J]. 大气科学学报, 2001, 24(3):384-390.
- ^Mukama, Matia, Alemayehu Ambaw, and Umezuruike Linus Opara. "Thermophysical properties of fruit—a review with reference to postharvest handling." Journal of Food Measurement and Characterization 14 (2020): 2917-2937.