Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности тела

Приложение 2

Виды теплоотдачи с
поверхности человека (Теплопродукция организма)

Между человеком и
окружающей средой происходит непрерывный процесс теплообмена. Нормальное
протекание физиологических процессов в организме человека возможно лишь тогда,
когда образующееся в организме тепло полностью отводится во внешнюю среду, т.е.
когда имеет место тепловой баланс.

Образование тепла в организме человека происходит за счёт окислительных
реакций и сокращения мышц, а также поглощения тепла получаемого извне от
оборудования, нагретых веществ, ламп накаливания.

Отдача тепла организмом в
окружающую среду осуществляется путём конвекции в результате нагревания воздуха, омывающего поверхность тела, (в
благоприятных метеорологических условиях составляет примерно 30 % всей теплоотдачи), испарения влаги
(пота) с поверхности кожи (в среднем 20 — 29 %), теплового излучения на окружающие
предметы, имеющие более низкую, чем кожа температуру поверхности (до 60 %).

  • Теплоотдача —
    процесс отдачи тепла организмом человека осуществляется:
  • —      
    теплопроводностью (кондукцией);
  • —      
    конвекцией (проведением),
  • —      
     дыханием и испарением пота и влаги;
  • —      
    радиацией (излучением).         

Теплообмен
человека при выполнении различных видов физической работы значительно меняется,
например, значительно увеличиваются теплопотери  испарением (конвекцией). Теплопроводностью
(кондукцией) осуществляется теплопередача от поверхности тела человека к
соприкасающимся с ним твёрдым предметом.

  1. Перенос тепла в
    этом случае происходит по Закону Фурье, Дж/с:
  2. Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности тела, где
  3. Qконд — отдача тепла
    кондукцией; S — поверхность соприкосновения человека с предметом, м2;
    t1 — температура поверхности тела, °С; t2 — температура
    поверхности тела соприкосновения, °С; k — коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К,
    равный:
  4. Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности тела, где
  5. α — коэффициент теплопроводности, Вт/м×К; δ — толщина слоя одежды, м.
  6. Теплопередача
    кондукцией через воздух составляет очень незначительную величину, так как
    коэффициент теплопроводности неподвижно воздуха равен 9,65·10-4
    Вт/м·К.

Конвекция. Конвекцией
осуществляется передача тепла с поверхности тела или одежды человека
движущемуся около него воздуху. В общем
балансе теплопотерь теплопередача конвекцией составляет значительную долю
(свыше 25… 30 %).

Для расчётов
теплоотдачи конвекцией можно использовать уравнение Н.К. Витте, основанное на
учёте охлаждения кататермометра и установленных при этом эмпирических
постоянных величин:

  • Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности тела, для υ ≤ 0,6
    м/с;
  • Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности тела, для υ
    > 0,6 м/с,                                                                                                                                      (2.4)
  • где υ — скорость движения воздуха, м/с; S —
    поверхность тела человека, участвующая в теплообмене, м2; Тв
    — температура воздуха, °С; Тп — температура (средняя) поверхности кожи,
    °С.

Испарение с
поверхности тела человека
. При испарении пота с поверхности кожи человека
отнимается тепло, являющееся скрытой теплотой парообразования. Процесс
теплоотдачи испарением с поверхности кожи и лёгких человека в условиях комфорта
составляет 23… 29 % всей теплоотдачи.

  1. Количество тепла,
    отдаваемого с поверхности тела испарением, определяется уравнением, Вт:
  2. Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности тела, где
  3. S — часть
    поверхности тела, покрытая потом, м2; W — коэффициент увлажнения
    кожи W ≈ 0,2… 1; Pк — парциальное давление водяного пара в насыщенном
    воздухе над кожей, Па; Pв — парциальное давление водяного пара в
    окружающем воздухе, Па; αв — коэффициент перехода тепла во внешнюю
    среду при испарении пота, Вт/м2×К, для одетого человека αв
    = 1,25K, где K – коэффициент теплопередачи, для неодетого человека αв
    = 10,45 + 8,7 υ, где υ — скорость воздуха, м/с.

Как видно из
уравнения, количество испаряющегося пота зависит от скорости движения воздуха,
величины поверхности тела, покрытой потом, и от разности парциальных давлений (Pк
— Pв); которая меняется в зависимости от температуры и относительной
влажности воздуха. Интенсивность выделения водяных паров с поверхности кожи
человека резко возрастает и при интенсивной мышечной деятельности человека.

При приближённых
расчётах считают, что количество тепла, отдаваемого с поверхности кожи
испарением, в основном зависит от количества испарённой влаги и от температуры
кожи.

Радиация
(излучение
). Теплоотдача радиацией — это передача тепла в форме лучистой
энергии с поверхности тела человека на окружающие поверхности, имеющее более
низкую температуру, или в окружающее пространство.

Количество тепла, отдаваемого
излучением, зависит от температуры поверхности тела (одежды), температуры
окружающих тело стен и поверхностей, их способности излучать тепло, величины
площади тела и окружающих поверхностей, расстояния и взаимного расположения
тела и окружающих его поверхностей.

Теплоотдача излучением в состоянии покоя
человека составляет 43… 50 % всей потери тепла.

  • В помещении
    теплоотдачу радиацией определяют по формуле Н. Витте, Вт:
  • Q р = 0,093
    ·S (Тст — Тт) [Вт], где
  • S — поверхность
    тела человека, м2; Тст — температура стен; Тт
    — температура тела.
  • где Qр
    — теплоотдача радиацией.

В теплообмене
человека конвекцией и радиацией принимает участие в среднем 75 % всей
поверхности тела.

Важнейшим критерием комфортного состояния человека является
тепловой баланс в системе человек – среда обитания, который зависит от
температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного
давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки
организма.

18.4.3. Теплоотдача [1990 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. — Биология. В 3-х т. Т. 3]

Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности тела

НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ

У эндотермных животных существуют четыре механизма теплоотдачи, описанных в разд. 18.2.6, а именно теплопроводность, конвекция, излучение и испарение.

Во всех случаях скорость отдачи тепла зависит от разности температур между внутренними областями тела и его поверхностью и между кожей и окружающей средой.

Теплоотдача может расти или уменьшаться в зависимости от скорости образования тепла и от внешней температуры.

Существуют три фактора, ограничивающих теплоотдачу, которые мы сейчас рассмотрим.

Скорость кровотока в коже. Потеря тепла через кожу путем излучения, конвекции и теплопроводности зависит от количества протекающей через кожу крови. При слабом кровотоке температура кожи приближается к температуре окружающей среды, а при сильном — к температуре внутренних областей тела.

Кожа эндотермных животных обильно снабжена кровеносными сосудами, и кровь может протекать через нее любым из трех путей: через капиллярные сети дермы, через анастомозы между венами и артериолами в глубоких слоях дермы и через мелкие подкожные соединительные вены, связывающие кожные артериолы с венами.

Артериолы имеют относительно тонкие мышечные стенки, которые могут сокращаться или расслабляться, изменяя диаметр сосудов и скорость кровотока через них. Степень сокращения регулируется симпатическими сосудодвигательными нервами, идущими от вазомоторного центра головного мозга, а этот центр получает импульсы от гипоталамического центра терморегуляции.

У человека скорость кровотока в коже (на 100 г веса) может варьировать от 1 мл/мин и менее на холоде до 100 мл/мин при высокой температуре среды, благодаря чему теплоотдача может увеличиваться в 5-6 раз. Ниже уровня капиллярной сети в коже лежат «шунты», называемые артерио — венозными анастомозами.

При сужении этих сосудов кровь выталкивается в обладающие малым сопротивлением «соединительные вены», которые связывают артерии с венами, и основная масса крови минует капилляры и анастомозы (рис. 18.12). Это типичная реакция, уменьшающая теплоотдачу.

При расширении анастомозов ток крови направляется в основном через капиллярное русло и анастомозы, а не через соединительные вены. В результате кровоток в коже увеличивается и отдача тепла возрастает.

Потоотделение и испарение через кожу. Пот — водянистая жидкость, содержащая 0,1-0,4% хлористого натрия, лактата натрия и мочевины. По отношению к плазме крови пот гипотоничен; он образуется из тканевой жидкости благодаря активности потовых желез, находящихся под контролем особых нервных волокон.

Эти волокна принадлежат симпатической нервной системе, и по ним поступают импульсы из гипоталамуса. У человека потоотделение начинается всякий раз, когда температура тела поднимается выше средней нормальной температуры 36,7°.

В условиях умеренного климата за сутки выделяется около 900 мл пота, но при очень сильной жаре и достаточном снабжении водой и солями эта величина может возрасти до 12 л.

18.3. Скрытая теплота испарения пота составляет 2,45 кДж/мл. Рассчитайте, какая доля (%) энергии расходуется на потоотделение у шахтера, который за сутки теряет 4 л пота и потребляет 50 000 кДж энергии.

При испарении пота с поверхности кожи организм теряет энергию в виде скрытой теплоты испарения, что приводит к снижению температуры тела. При низкой температуре среды, высокой влажности и безветрии скорость испарения уменьшается.

У многих млекопитающих мех настолько густой, что потоотделение может происходить только на не покрытых им участках тела: у собак и кошек, например, на подушечках лап, а у крыс — на ушах.

Эти млекопитающие увеличивают теплоотдачу путем облизывания шерсти с последующим испарением влаги, а также путем частого поверхностного дыхания («тепловая одышка»), при котором тепло отдает влажная поверхность слизистой рта и носа.

У человека, лошади и свиньи пот может свободно выделяться через всю поверхность тела.

В настоящее время показано, что потоотделение является результатом повышения температуры во внутренних областях тела.

В исследованиях, проведенных на людях и животных, установлено, что снижение температуры внутри тела после питья ледяной воды или охлаждения сонных артерий льдом, приложенным вокруг шеи, приводит к уменьшению потоотделения, даже если кожа подвергается воздействию тепла.

Читайте также:  Переходно-клеточный рак нос. Аденокарцинома носовых пазух.

В опытах с противоположным распределением тепла и холода наблюдается обратный эффект. Поскольку из сонных артерий кровь попадает в гипоталамус, эти опыты указывают на роль гипоталамуса в терморегуляции.

Помещая термометр в ухо рядом с барабанной перепонкой, можно получить представление о температуре, существующей в гипоталамусе. На рис. 18.13 показано влияние температуры в этом участке и температуры кожи на потоотделение. Рассмотрите рисунок и ответьте на поставленные ниже вопросы.

Испарение как фактор теплоотдачи. Одежда и испарение с поверхности телаРис. 18.13. Графики, показывающие зависимость между температурой кожи, температурой гипоталамуса и скоростью испарения воды у человека в теплой камере (45°С). В точках а, б и в испытуемый выпивал глоток ледяной воды

18.4. Почему температура и скорость испарения пота остаются относительно постоянными в течение первых 20 мин?

18.5. Опишите взаимоотношения между температурой гипоталамуса и скоростью потоотделения.

18.6. Попробуйте объяснить, почему сразу после приема ледяной воды температура кожи повышается.

Теплоизоляция между внутренней областью тела и окружающей средой. Теплоизоляция тела обеспечивается прослойкой неподвижного воздуха над поверхностью кожи (пограничный слой), а затем кожным и подкожным жиром. Перья, мех и одежда сохраняют пограничный слой воздуха, а поскольку воздух — плохой проводник тепла, он уменьшает теплоотдачу.

Степень достигаемой при этом теплоизоляции зависит от толщины воздушной прослойки. При низкой температуре в результате рефлекторного сокращения кожной мускулатуры волосы или перья приподнимаются и слой неподвижного воздуха становится толще. У человека эта реакция еще сохранилась, но так как волос на теле у него очень мало, она дает лишь эффект, известный под названием «гусиной кожи».

Отсутствие волос человек компенсирует теплоизолирующим действием одежды. Для многих млекопитающих характерно сезонное накопление толстого слоя подкожного жира, особенно у тех видов, которые не впадают в зимнюю спячку и переносят холода в активном состоянии.

У водных млекопитающих, особенно у тех, которые живут в холодных водах (киты, морские львы, моржи и тюлени), имеется толстый слой жира, называемого ворванью, который отлично защищает их от холода.

Испарение – как основной путь теплоотдачи. Значение испарение

Существуют следующие пути отдачи тепла организмом в окружающую среду: излучение, теплопроведение, конвекция и испарение.

Излучение — это способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человека в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (а = 5—20 мкм Излучением отдают тепло все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля (—273 °С).

Поверхность тела человека также является излучателем тепла, но она в свою очередь может получать некоторое количество тепла за счет излучения окружающих предметов.

Тепло отдается организмом тогда, когда температура стен, пола, потолка, а также поверхности оборудования, ограждающих устройств в помещении ниже температуры наружных слоев одежды (в среднем 27—28 °С) или открытой поверхности кожи

Теплопроведение — способ отдачи тепла, имеющий место при контакте, соприкосновении тела человека с другими физическими телами.

Количество тепла, отдаваемого организмом в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур контактирующих тел, площади контактирующих поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности контактирующего тела. Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой теплопроводностью и являются теплоизоляторами.

Использование одежды из тканей, содержащих большое число маленьких неподвижных «пузырьков» воздуха между волокнами (например, шерстяные ткани), дает возможность организму человека уменьшить рассеяние тепла путем теплопроводности

Конвекция — способ теплоотдачи организма, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи.

При этом контактирующий с кожей слой воздуха нагревается, снижает свою плотность, поднимается и замещается более холодным и более плотным воздухом. В условиях, когда температура воздуха равна 20 °С, а относительная влажность — 40—60 %, тело взрослого человека рассеивает в окружающую среду путем теплопро-ведения и конвекции около 25—30 % тепла (базисная конвекция).

Конвекция — передача тепла через воздушную среду. Если человек раздет, то в условиях неподвижного воздуха прилегающий к коже слой воздуха толщиной 4—8 мм нагревается путем проведения тепла.

Нагрев более отдаленных слоев происходит вследствие естественной конвекции или движения воздуха (принудительная конвекция), при которых происходит замещение прилегающих к телу более теплых слоев воздуха более холодными. Когда человек пребывает в условиях подвижного воздуха, толщина указанного пограничного слоя уменьшается до 1 мм и менее, а теплоотдача возрастает в несколько раз.

Теплоотдача конвекцией увеличивается также с ростом барометрического давления.

Относительно небольшая отдача тепла проведением и конвекцией происходит также через поверхность дыхательных путей, если вдыхаемый воздух имеет более низкую, чем тело, температуру.

Теплоотдача конвекцией прекращается, если величина температуры окружающего воздуха достигает величины температуры кожи. В случае, когда она повышается еще больше, происходит не отдача, а восприятие конвекционного тепла

Теплоотдача путем испарения — это способ рассеяния организмом тепла в окружающую среду за счет его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и влаги со слизистых оболочек дыхательных путей («влажная» теплоотдача).

У человека постоянно осуществляется выделение пота потовыми железами кожи («ощутимая», или железистая, потеря воды), увлажняются слизистые оболочки дыхательных путей («неощутимая» потеря воды) (рис. 13.4).

При этом «ощутимая» потеря воды организмом оказывает более существенное влияние на общее количество отдаваемого путем испарения тепла, чем «неощутимая». При температуре внешней среды около 20 «С испарение влаги составляет около 36 г/ч.

Испарение — основной путь теплоотдачи при повышенной температуре воздуха, в особенности, когда температура воздуха и окружающих предметов близка к температуре кожи, что затрудняет или исключает теплоотдачу излучением и конвекцией. Теплоотдача испарением происходит потому, что при испарении 1 г воды теряется около 2,5 кДж (0,6 ккал) тепла. Испарение влаги из организма происходит как с поверхности кожи, так и через дыхательные пути.

Теплоотдача человека

Теплообразование, или теплопродукция, определяется интенсивностью обмена веществ. Регуляция теплообразования путем увеличения или уменьшения обмена веществ обозначается как химическая терморегуляция.

Выработанное организмом тепло постоянно отдается в окружающую его внешнюю среду. Если бы не существовала отдача тепла, организм погиб бы от перегревания. Теплоотдача может увеличиваться и уменьшаться. Регуляция теплоотдачи путем изменения осуществляющих ее физиологических функций обозначается как физическая терморегуляция.

Количество образующегося в организме тепла зависит от уровня обмена веществ в органах, который определяется трофической функцией нервной системы. Наибольшее количество тепла образуется в органах с интенсивным обменом веществ — в скелетной мускулатуре и в железах, главным образом в печени и в почках. Наименьшее количество тепла освобождается в костях, хрящах и соединительной ткани.

При повышении температуры окружающей среды теплообразование уменьшается, а при ее понижении — увеличивается. Следовательно, между температурой внешней среды и теплообразованием существуют обратно пропорциональные отношения. Летом теплообразование понижается, а зимой увеличивается.

Соотношение между теплообразованием и теплоотдачей зависит от температуры окружающей среды. При температуре среды 15-25°С теплообразование в покое в одежде находится на одном уровне и уравновешивается теплоотдачей (зона безразличия).

Когда температура среды ниже 15°С, то при тех же условиях теплопродукция повышается при 0°С и постепенно снижается к 15°С (нижняя зона повышения обмена). Если температура среды 25-35°С, обмен веществ несколько снижается (зона пониженного обмена) и сохраняется терморегуляция.

При повышении температуры среды больше 35°С происходит нарушение терморегуляции, обмен веществ и температура тела повышаются (верхняя зона повышения обмена, зона перегревания). Следовательно, повышение температуры внешней среды или согревание организма уменьшает теплопроизводство только до известного уровня при определенной температуре внешней среды.

Эта температура называется критической, так как дальнейшее её повышение ведет уже не к уменьшению, а к увеличению теплообразования и повышению температуры тела. Точно так же при охлаждении существуют критическая температура внешней среды, ниже которой теплопроизводство начинает понижаться.

При мышечном покое увеличение теплообразования при охлаждении тела незначительно.

Особенно значительное увеличение теплообразования при низкой температуре внешней среды наблюдается при дрожи и работе мышц.

Неправильные, небольшие сокращения мышц – дрожание и усиленные движения, которые человек делает на холоде с целью согреться и избавиться от озноба или дрожи, повышают трофические функции, значительно увеличивают обмен веществ и производство тепла. Несколько повышается выработка тепла и при «гусиной коже» —сокращение мышц волосяных мешочков.

Необходимо учесть, что ходьба увеличивает теплопроизводство почти в 2 раза, а быстрый бег — в 4-5 раз, температура тела может повыситься на несколько десятых градуса, причем повышение температуры во время работы ускоряет окислительные процессы и тем самым способствует окислению продуктов распада белков.

Однако при продолжительной интенсивной работе при температуре внешней среды выше 25°С температура тела может возрасти на 1-1,5°С, что уже вызывает изменения и нарушения жизнедеятельности. Когда во время мышечной работы при высокой температуре внешней среды температура тела повышается более чем до 39°С, может наступить тепловой удар.

На долю мышц приходится 65-75% теплообразования, а при интенсивной работе даже 90%.

Читайте также:  Обследование беременных с подозрением на преждевременные роды. Ведение преждевременных родов.

Остальная доля тепла образуется в железистых органах, главным образом в печени.

Организм в покое непрерывно теряет тепло: 1) теплоизлучением, или отдачей тепла кожей окружающему воздуху; 2) теплопроведением, или непосредственной отдачей тепла тем предметам, которые соприкасаются с кожей; 3) испарением воды с поверхности кожи и легких.

В условиях покоя 70-80% тепла отдается в окружающую среду кожей теплоизлучением и теплопроведением, а испарением воды в коже (потоотделением) и в легких — около 20%. Отдача тепла нагреванием выдыхаемого воздуха, мочой и калом ничтожна, она составляет 1,5-3% общей теплоотдачи.

При мышечной работе резко возрастает отдача тепла испарением (у человека главным образом потоотделением), доходя до 90% всего суточного теплообразования.

Теплоотдача теплоизлучением и теплопроведением зависит от разности температур кожи и окружающей среды. Чем выше температура кожи, тем больше теплоотдача указанными путями. Л температура кожи зависит от притока к ней крови.

При повышении температуры окружающей среды артериолы и капилляры кожи. Но так как разница температуры кожи уменьшается, то абсолютная величина теплоотдачи при высоких температурах окружающей среды меньше, чем при низких.

Когда температура кожи сравнивается с температурой окружающей среды, теплоотдача прекращается. При дальнейшем повышении температуры окружающей среды кожа не только не теряет тепло, но сама нагревается. В этом случае теплоотдача теплоизлучением и теплопровидением отсутствует и сохраняется только теплоотдача испарением.

Наоборот, на холоде артериолы и капилляры кожи суживаются, кожа становится бледной, количество протекающей через пес крови уменьшается, температура кожи понижается, разница температур кожи и окружающей среды сглаживается, и теплоотдача уменьшается.

Человек уменьшает теплоотдачу искусственными покровами (бельем, одеждой и т. д.). Чем больше воздуха в этих покровах, тем легче сохраняется тепло.

Регуляция теплоотдачи испарением воды играет большую роль, особенно при мышечной работе и значительном повышении температуры окружающей среды. При испарении 1 дм3 воды с поверхности кожи или слизистых оболочек теряется телом 2428,4 кДж.

Потеря воды кожей происходит за счет проникновения воды из глубоких тканей на поверхность кожи и главным образом за счет функционирования потовых желез. При средней температуре окружающей среды взрослый человек ежесуточно теряет испарением с кожи 1674,8-2093,5 кДж.

В связи с резким увеличением потоотделения при повышении температуры окружающей среды и при мышечной работе значительно возрастает и теплоотдача, хотя и не весь пот испаряется.

Большие потери пота сопровождаются потерями больших количеств минеральных солей, так как содержание одной только поваренной соли в поту равно 0,3-0,6%. При потере 5-10дм3 пота теряется 25-30 грамм поваренной соли.

Поэтому если возникшая при обильном потоотделении жажда удовлетворяется водой, то наступают тяжелые расстройства вследствие потери значительных количеств солей (судороги и т. д.). Уже при потере 2 дм3 пота получается дефицит солей в организме.

Эти потери восполняются питьем воды, содержащей 0,5-0,6% поваренной соли, которую рекомендуется пить при обильном длительном потоотделении.

Испарение воды постоянно происходит и с поверхности легких. Выдыхаемый воздух насыщен водяными парами на 95-98% и поэтому чем суше вдыхаемый воздух, тем больше тепла отдается испарением с легких. В обычных условиях легкими ежесуточно испаряется 300-400 см3 воды, что соответствует 732,7-962,9 кДж.

При высокой температуре дыхание учащается, а на холоде становится редким. Испарение воды с поверхности кожи и легких становится единственным путем теплоотдачи, когда температура воздуха достигает температуры тела.

В этих условиях в покое испаряется более 100 см3 пота в час, что позволяет отдавать около 251,2 кДж в час.

Испарение воды с поверхности кожи и легких зависит от относительной влажности воздуха. Оно прекращается в воздухе, насыщенном водяными парами. Поэтому пребывание во влажном горячем воздухе, как, например, бане, тяжело переносится.

В сыром воздухе человек плохо чувствует себя, даже при сравнительно невысокой температуре окружающей среды — при 30°С. Плохо переносится кожаная и резиновая одежда, так как она непроницаема для воздуха и делает невозможным испарение пота, поэтому под такой одеждой пот накапливается.

При высокой температуре воздуха и мышечной работе в кожаной и резиновой одежде у человека повышается температура тела.

Перегревание человека в атмосфере, насыщенной водяными парами, особенно опасно, так как лишает возможности освобождаться от избытка тепла наиболее действенным способом — испарением.

Наоборот, в сухом воздухе человек сравнительно легко переносит значительно более высокую температуру, чем во влажном.

Большое значение для увеличения теплоотдачи теплоизлучением, теплопроведением и испарением имеет движение воздуха. Увеличение скорости движения воздуха увеличивает теплоотдачу. На сквозняке и на ветру резко увеличивается потеря тепла.

Но если окружающий воздух имеет высокую температуру и насыщен водяными парами, то движение воздуха не охлаждает.

Следовательно, физическая терморегуляция обеспечивается: 1) сердечнососудистой системой, которая определяет приток и отток крови в кровеносных сосудах кожи, а следовательно, количество тепла, отдаваемого кожей в окружающую среду; 2) системой органов дыхания, т. е. изменениями вентиляции легких; 3) изменением функции потовых желез.

Регуляция теплоотдачи производится нервной системой и посредством гормонов. Существенное значение имеют условные рефлексы на обстановку, в которой неоднократно нагревалось или охлаждалось тело.

Изменение функций сердечнососудистой системы, дыхания и потовых желез рефлекторно регулируется раздражением внешних органов чувств и особенно раздражением рецепторов кожи при изменениях температуры внешней среды, а также раздражением нервных окончаний внутренних органов при колебаниях температуры внутри организма. Физиологические механизмы физической терморегуляции осуществляются большими полушариями, промежуточным, продолговатым и спинным мозгом.

Теплоотдача изменяется при поступлении в кровь гормонов, изменяющих функции органов, участвующих в физической терморегуляции.

Температура тела человека. Температура кожных покровов и внутренних органов. Теплопродукция и теплоотдача и их механизмы. Изотермия и ее регуляция

Постоянство температуры тела, и особенно жизненно важных органов, — обязательное условие жизни для человека и теплокровных животных.

Для человека и теплокровных животных снижение или повышение температуры тела хотя бы на 1 °С означает резкое снижение уровня здоровья и работоспособности.

Нормальной температурой тела для человека принято считать температуру при ее измерении в подмышечной впадине в пределах 36—37 °С.

ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ЧАСТЕЙ

Изотермия в процессе онтогенеза развивается постепенно. Температура тела детей раннего возраста, как правило, на 0,3—0,4 °С выше, чем у взрослого, постепенно приближается к последней и выравнивается с ней лишь к 5-му году жизни.

В теле человека принято различать «ядро», температура которого сохраняется достаточно постоянной, и «оболочку», температура которой существенно колеблется в зависимости от температуры внешней среды.

При этом область «ядра» сильно уменьшается при низкой внешней температуре и, наоборот, увеличивается при относительно высокой температуре окружающей среды. Поэтому справедливо говорить о том, что изотермия присуща главным образом внутренним органам и головному мозгу.

Поверхность же тела и конечности, температура которых может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, имеют различную температуру в зависимости от удаленности от «ядра» и степени защищенности одеждой.

Так, температура кожи туловища и головы равна 32— 34 °С; на участках кожи, покрытых одеждой, 30—32 °С; на пальцах ног, кончике носа, ушной раковине 22 °С; на открытой тыльной стороне ладоней в холодное время года до 12—14 °С. Температура конечностей и кожи у гомойотермных является результирующей величиной между доставляемым теплом и интенсивностью его отдачи.

В организме гомойотермных животных происходит постоянное выравнивание температуры горячего «ядра» и более холодной «оболочки» за счет смешивания потоков теплой и холодной крови от них.

ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ — ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

У человека усиление теплообразования наступает вследствие увеличения интенсивности обмена веществ. Это происходит, в частности, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры, или зоны комфорта. В безветренную погоду либо в закрытом помещении для человека в обычной легкой одежде эта зона находится в пределах 18—22 °С, а для обнаженного в пределах 28—30 °С.

  • Образование тепла в организме за счет тонуса, дрожи или сокращений мышц называют сократительным термогенезом.
  • Однако уровень теплообразования в организме гомойотермных животных зависит не только от мышечной активности, но и от величины основного обмена, а также его увеличения в связи с приемом пищи (специфическое динамическое действие пищи).
  • ТЕПЛООТДАЧА — ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
Читайте также:  Гидразины. Роль гидразинов в развитии опухоли.

Наряду с процессами выработки тепла в организме постоянно происходит его отдача. Она осуществлятся за счет теплопроведения, конвекции, теплоизлучения, испарения. Кроме этого, некоторое количество тепла расходуется на нагревание пищи (до 14 %) и теряется с экскрементами (до 1 %).

У человека в состоянии покоя в закрытом помещении либо в безветренную погоду при температуре воздуха в зоне комфорта и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, путем теплоизлучения и теплопроведения теряется 66 % испарения воды, пота — 19 %, конвекции — 15 % от общей потери тепла организмом.

Однако при количественном изменении соотношения таких факторов, как температура «ядра», интенсивность объемного кровотока в капиллярах кожи, температура внешней среды, ее влажность и другие погодные условия, качество одежды, обуви, а также интенсивность теплообразования, весьма существенно влияют на соотношение конвекции, теплопроведения, теплоизлучения и испарения как основных путей теплоотдачи.

Теплопроведение — отдача тепла путем прямого контакта кожи с другими телами и предметами. Чем выше температура тела по отношению к температуре предметов, с которыми кожа соприкасается, тем интенсивнее теплоотдача теплопроведением.

Конвекция — перенос тепла движущейся средой (воздух, вода). Прилегающий к коже слой воздуха нагревается до температуры тела и затем, как более легкий, замещается более плотным холодным воздухом.

Теплоизлучение. Этот путь теплоотдачи называют также радиационным излучением, или радиацией.

Если человек находится в помещении, где имеются холодные предметы большой теплоемкости (холодные стены, каменные колонны, металлические сейфы, холодильники, холодные окна и др.

), его тело без всякого контакта или соприкосновения с этими предметами излучает в их направлении тепловые лучи инфракрасного диапазона (электромагнитные волны 5—20 мкм).

Испарение. Организм теряет тепло при испарении с поверхности кожи или слизистых оболочек воды или пота. Скрытая теплота парообразования составляет 0,58 ккал (2,43 кДж) на 1 г воды. Это значит, что при испарении с поверхности кожи или дыхательных путей каждого грамма воды организм отдает 0,58 ккал тепла.

  1. Постоянство температуры тела как важнейший фактор гомеостаза поддерживается путем взаимодействия механизмов теплообразования и теплоотдачи, находящихся в динамическом равновесии.
  2. РЕГУЛЯЦИЯ ИЗОТЕРМИИ
  3. Регуляторные реакции, обеспечивающие сохранение постоянства температуры тела, представляют собой сложные рефлекторные акты, которые возникают в ответ на раздражение терморецепторов.

Одни из них расположены на периферии: в кожных покровах тела, слизистых оболочках рта, верхних дыхательных путей, желудка и прямой кишки, стенках подкожных вен, желчном и мочевом пузыре, матке и наружных половых органах; другие — в ЦНС: гипоталамусе, среднем и спинном мозге, коре большого мозга.

Наибольшее количество периферических рецепторов в расчете на единицу поверхности находится в коже лица; значительно меньше на туловище, еще меньше на нижних конечностях. Часть из них (тепловые рецепторы) воспринимает тепло, другая часть (холодовые рецепторы) — холод. Только в коже около 30 тыс. тепловых и около 250 тыс.

холодовых рецепторов.

Физическая терморегуляция (теплоотдача) контролируется передним отделом гипоталамуса, где наибольшее значение имеет медиальная передняя преоптическая область.

Разрушение этой области не лишает гомойотермное животное способности переносить холод. Но после такой операции оно быстро перегревается при высокой температуре окружающей среды, так как повреждены структуры, обеспечивающие механизмы теплоотдачи (потоотделение, расширение сосудов кожи и др.).

Химическая терморегуляция (теплообразование) контролируется задним отделом гипоталамуса, который считают центром теплообразования, где наиболее важное значение имеют вентро- и дорсомедиальные ядра.

Их разрушение делает гомойотермных животных неспособными переносить холод, температура тела у них падает ниже нормальной, и животные впадают в гипотермию.

Это происходит потому, что разрушаются структуры, обеспечивающие механизмы теплообразования.

Таким образом, в ЦНС формируется интегральная реакция на совокупность сигналов, поступающих как с периферических, так и центральных терморецепторов.

При этом адаптивная регуляция, осуществляемая за счет сигналов с периферических терморецепторов, предупреждает существенные сдвиги температуры «ядра».

Когда же действие внешних температурных факторов становится интенсивным и изменяется температура внутренней среды, ведущую роль приобретают сигналы с терморецепторов гипоталамуса, что приводит к более интенсивным терморегуляторным реакциям.

46.Пищеварение полости рта. Состав и физиологическая роль слюны. Регуляция секреторной деятельности слюнных желез. Приспособительный характер слюноотделения.

Поступившая в рот пища раздражает рецепторы ротовой полости. Вкусовые рецепторы расположены преимущественно во вкусовых почках сосочков языка. Импульсы от вкусовых рецепторов по афферентным волокнам язычной ветви тройничного, лицевого и языкоглоточного нервов поступают в центры ряда рефлексов.

Несмотря на кратковременность пребывания пищи в полости рта (в среднем 15—18 с), с ее рецепторов оказываются пусковые влияния почти на весь пищеварительный тракт. Особенно важны раздражения рецепторов языка и слизистой оболочки рта в осуществлении пищеварительных процессов в самой полости рта.

Здесь пища в процессе жевания измельчается, смачивается слюной, перемешивается с ней, растворяется, формируется ослизненный пищевой комок для глотания. Пища принимается в виде кусков, смесей различного состава и консистенции или жидкостей.

В зависимости от этого она разное время подвергается механической и химической обработке в полости рта или сразу проглатывается.

  • Слюноотделение
  • Слюна продуцируется тремя парами крупных слюнных желез и множеством мелких железок языка, слизистой оболочки неба и щек.
  • Из желез по выводным протокам слюна поступает в полость рта.
  • За сутки выделяется 0,5—2 л слюны.
  • Значение слюны в пищеварении состоит в смачивании пищи, растворении питательных и вкусовых веществ, ослизнении пережеванной пищи, переваривании в основном полисахаридов.

Состав и свойства слюны. Смешанная слюна — вязкая, слегка опалесцирующая мутноватая жидкость с относительной плотностью 1,001—1,017, вязкостью 1,10—1,32 пуаза. Состав слюны зависит от скорости ее секреции и вида стимулятора саливации. Смешанная слюна имеет pH 5,8—7,8. Состав слюны сложен и меняется в зависимости от свойств принимаемой пищи.

Муцин склеивает пищевые частицы в пищевой комок, будучи покрыт слизью, он легче проглатывается. Слизь слюны выполняет также защитную функцию, покрывая слизистую оболочку рта и пищевода.

Слюна содержит а-амилазу и (3-глюкозидазу. Первая гидролизует полисахариды в основном до стадии дисахаридов, а второй фермент их гидролизует до моносахаридов.

Количество и состав слюны адаптированы к виду принимаемой пищи и режиму питания.

На пищевые вещества выделяется более вязкая слюна и ее тем больше, чем суше пища; на отвергаемые вещества и горечи — значительное количество жидкой слюны.

Регуляция слюноотделения. Прием пищи и связанные с ней факторы (вид, запах, вкус, жевание пищи) условно- и безусловнорефлекторно возбуждают слюноотделение. Латентный период слюноотделения зависит от силы пищевого раздражителя и возбудимости пищевого центра, составляя 1—30 с. Слюноотделение продолжается весь период еды и почти прекращается вскоре после нее.

Возбуждение от рецепторов полости рта передается в ЦНС по афферентным волокнам тройничного, лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов. Импульсы достигают продолговатого и других отделов мозга, включая кору большого мозга.

Основной центр слюноотделения расположен в продолговатом мозге; в него и в боковые рога верхних грудных сегментов спинного мозга поступают импульсы от рецепторов и расположенных выше отделов мозга.

К слюнным железам импульсы следуют по эфферентным парасимпатическим и симпатическим нервным волокнам.

Парасимпатическая иннервация поднижнечслюстной и подъязычной слюнных желез начинается от верхнего слюноотделительного ядра продолговатого мозга. Волокна преганглионарных нейронов в составе барабанной струны доходят до ганглиев этих желез, где переключаются на постганглионарные нейроны, аксоны которых достигают гландулоцитов.

Под влиянием ацетилхолина окончаний постганглионарных нейронов через посредство инозитол-1,4,5-трифосфа- та и Са2+ выделяется большое количество жидкой слюны с высокой концентрацией электролитов и низкой концентрацией муцина. Этому способствуют сокращения миоэпителиальных клеток желез и вазодилатация.

Симпатическая иннервация слюнных желез осуществляется из боковых рогов II—IV грудных сегментов спинного мозга, откуда волокна преганглионарных нейронов следуют в верхний шейный ганглий, где контактируют с постганглионарными нейронами. Их аксоны достигают слюнных желез.

Норадреналин окончаний постганглионарных нейронов вызывает небольшое по объему выделение густой слюны, усиливает образование в железах ферментов и муцина. Одновременное раздражение парасимпатических нервов усиливает секреторный эффект.

Слюноотделение тормозят болевые раздражения, отрицательные эмоции, утомление, умственное напряжение, дегидратация.

Парасимпатическая денервация слюнных желез вызывает их гиперсекрецию — паралитическую секрецию.

Снижение секреции слюнных желез называется гипосиалией. Длительная гипосиалия может быть причиной трофических нарушений слизистой оболочки рта, десен, зубов. Избыточное слюноотделение (сиалорея, птиализм) сопровождает многие патологические состояния.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector