W wysokich temperaturach otoczenia przenikanie ciepła ciała. Rozpraszanie ciepła. Promieniowanie. Przewodnictwo cieplne. Konwekcja. Odparowanie

Spis treści przedmiotu „Regulacja metabolizmu i energii. Racjonalne odżywianie. Podstawowy metabolizm. Temperatura ciała i jej regulacja.”:
1. Koszty energetyczne organizmu w warunkach aktywności fizycznej. Współczynnik aktywności fizycznej. Wzrost pracy.
2. Regulacja metabolizmu i energii. Centrum regulacji metabolicznej. Modulatory.
3. Stężenie glukozy we krwi. Schemat regulacji stężenia glukozy. Hipoglikemia. Śpiączka hipoglikemiczna. Głód.
4. Odżywianie. Norma żywienia. Stosunek białek, tłuszczów i węglowodanów. wartość energetyczna. Zawartość kalorii.
5. Dieta kobiet w ciąży i karmiących. Racja żywności dla niemowląt. Podział dziennej racji żywnościowej. Błonnik pokarmowy.
6. Racjonalne żywienie jako czynnik utrzymania i wzmocnienia zdrowia. Zdrowy tryb życia. Tryb jedzenia.
7. Temperatura ciała i jej regulacja. Homeotermiczny. Poikilotermiczna. Izoterma. Organizmy heterotermiczne.
8. Normalna temperatura ciała. rdzeń homeotermiczny. Poikilotermiczna powłoka. temperatura komfortu. Temperatura ciała ludzkiego.
9. Produkcja ciepła. ciepło pierwotne. endogenna termoregulacja. ciepło wtórne. termogeneza skurczowa. termogeneza bez dreszczy.

Istnieją następujące sposoby przekazywania ciepła przez organizm: do otoczenia: promieniowanie, przewodnictwo cieplne, konwekcja oraz odparowanie.

Promieniowanie to metoda przekazywania ciepła do otoczenia przez powierzchnię ciała człowieka w postaci fale elektromagnetyczne zakres podczerwieni (a = 5-20 mikronów). Ilość ciepła oddawana przez organizm do otoczenia przez promieniowanie jest proporcjonalna do powierzchni promieniowania i różnicy między średnimi temperaturami skóry i środowisko. Pole powierzchni promieniowania to całkowita powierzchnia tych części ciała, które mają kontakt z powietrzem. Przy temperaturze otoczenia 20°C i wilgotności względnej 40-60%, ciało dorosłego człowieka rozprasza przez promieniowanie około 40-50% całego wydzielanego ciepła. Przenikanie ciepła przez promieniowanie wzrasta wraz ze spadkiem temperatury otoczenia i maleje wraz ze wzrostem. W warunkach stałej temperatury otoczenia promieniowanie z powierzchni ciała wzrasta wraz ze wzrostem temperatury skóry i maleje wraz ze spadkiem. Jeżeli średnie temperatury powierzchni skóry i otoczenia są wyrównane (różnica temperatur staje się równa zeru), przenoszenie ciepła przez promieniowanie staje się niemożliwe. Możliwe jest zmniejszenie przenikania ciepła przez promieniowanie poprzez zmniejszenie powierzchni promieniowania („złożenie ciała w kulę”). Jeśli temperatura otoczenia przekracza średnią temperaturę skóry, ciało ludzkie, pochłaniając promienie podczerwone emitowane przez otaczające przedmioty, nagrzewa się.

Ryż. 13.4. Rodzaje wymiany ciepła. Sposoby przekazywania ciepła przez organizm do środowiska zewnętrznego można warunkowo podzielić na transfer ciepła „mokry” związany z odparowywaniem potu i wilgoci ze skóry i błon śluzowych oraz transfer ciepła „suchego”, niezwiązany z płynem strata.

Przewodnictwo cieplne- metoda wymiany ciepła, która zachodzi podczas kontaktu, kontaktu ciała ludzkiego z innymi ciałami fizycznymi. Ilość ciepła oddanego przez ciało do otoczenia w ten sposób jest proporcjonalna do różnicy średnich temperatur stykających się ciał, powierzchni stykających się powierzchni, czasu kontaktu termicznego i przewodności cieplnej styku ciało. Suche powietrze, tkanka tłuszczowa charakteryzują się niską przewodnością cieplną i są izolatorami ciepła. Stosowanie odzieży wykonanej z tkanin zawierających dużą liczbę małych nieruchomych „pęcherzyków” powietrza pomiędzy włóknami (np. tkaniny wełniane) umożliwia organizmowi ludzkiemu zmniejszenie rozpraszania ciepła przez przewodzenie. Wilgotne powietrze nasycone parą wodną, ​​woda charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną. Dlatego przebywaniu człowieka w środowisku o dużej wilgotności i niskiej temperaturze towarzyszy wzrost utraty ciepła ciała. Mokra odzież również traci swoje właściwości izolacyjne.

Konwekcja- metoda wymiany ciepła ciała, realizowana poprzez przenoszenie ciepła przez poruszające się cząsteczki powietrza (wody). Odprowadzanie ciepła przez konwekcję wymaga przepływu powietrza wokół powierzchni ciała o temperaturze niższej niż temperatura skóry. Jednocześnie warstwa powietrza stykająca się ze skórą nagrzewa się, zmniejsza jej gęstość, unosi się i zostaje zastąpiona przez powietrze zimniejsze i gęstsze. Gdy temperatura powietrza wynosi 20°C i wilgotność względna- 40-60%, ciało dorosłego człowieka oddaje około 25-30% ciepła do otoczenia poprzez przewodnictwo cieplne i konwekcję (konwekcja podstawowa). Wraz ze wzrostem prędkości prądy powietrzne(wiatr, wentylacja), intensywność wymiany ciepła również znacznie wzrasta (konwekcja wymuszona).

Uwolnienie ciepła z ciała poprzez przewodnictwo cieplne, konwekcja oraz izlu cheniya, zwana razem "suche" odprowadzanie ciepła, staje się nieefektywny, gdy średnie temperatury powierzchni ciała i otoczenia się wyrównują.

Przenoszenie ciepła przez parowanie- w ten sposób organizm odprowadza ciepło do otoczenia ze względu na koszty związane z parowaniem potu lub wilgoci z powierzchni skóry oraz wilgoci z błon śluzowych dróg oddechowych (przenoszenie ciepła „na mokro”). U ludzi pot jest stale wydzielany przez gruczoły potowe skóry („wyczuwalna” lub gruczołowa utrata wody), nawilżenie błon śluzowych dróg oddechowych („niezauważalna” utrata wody) (ryc. 13.4). Jednocześnie „odczuwalna” utrata wody przez organizm ma bardziej znaczący wpływ na całkowity wydzielane przez odparowanie ciepła niż „niezauważalne”.

W temperaturze otoczenie zewnętrzne około 20"C, parowanie wilgoci wynosi około 36 g/h. Ponieważ na odparowanie 1 g wody w człowieku zużywa się 0,58 kcal energii cieplnej, łatwo obliczyć, że poprzez odparowanie ciało człowieka dorosły oddaje do środowiska w tych warunkach około 20% całego rozproszonego wzrostu temperatury temperatura zewnętrzna, wydajność Praca fizyczna, dłuższy pobyt w odzieży termoizolacyjnej zwiększa potliwość i może wzrosnąć nawet do 500-2000 g/h. Jeżeli temperatura zewnętrzna przekracza średnią wartość temperatury skóry, to organizm nie może oddać ciepła do środowiska zewnętrznego poprzez promieniowanie, konwekcję i przewodzenie ciepła. W tych warunkach organizm zaczyna pobierać ciepło z zewnątrz, a jedynym sposobem na rozproszenie ciepła jest zwiększenie parowania wilgoci z powierzchni ciała. Takie parowanie jest możliwe, o ile wilgotność otaczającego powietrza pozostaje poniżej 100%. Przy intensywnym poceniu się, wysokiej wilgotności i niskiej prędkości powietrza, gdy pot spada, nie mając czasu na odparowanie, połączenie i odpływ z powierzchni ciała, przenoszenie ciepła przez parowanie staje się mniej efektywne.

A. Życie ludzkie może toczyć się tylko w wąskim zakresie temperatur.

Temperatura ma istotny wpływ na przebieg procesów życiowych w organizmie człowieka i jego fizjologiczną aktywność. Procesy życiowe są ograniczone do wąskiego zakresu temperatur środowisko wewnętrzne gdzie mogą zachodzić główne reakcje enzymatyczne. Dla ludzi spadek temperatury ciała poniżej 25°C i wzrost powyżej 43°C jest zwykle śmiertelny. Komórki nerwowe są szczególnie wrażliwe na zmiany temperatury.

Ciepło powoduje intensywne pocenie się, co prowadzi do odwodnienia, utraty soli mineralnych i witamin rozpuszczalnych w wodzie. Konsekwencją tych procesów jest krzepnięcie krwi, upośledzenie metabolizmu soli, wydzielanie żołądkowe oraz rozwój niedoboru witamin. Dopuszczalna redukcja masy podczas parowania wynosi 2-3%. Przy utracie wagi w wyniku parowania o 6% aktywność umysłowa jest zaburzona, a przy 15-20% utracie wagi następuje śmierć. Systematyczne działanie wysokiej temperatury powoduje zmiany w układzie sercowo-naczyniowym: przyspieszone tętno, zmiana ciśnienie krwi, osłabienie funkcjonalnej zdolności serca. Długotrwałe narażenie na wysoką temperaturę prowadzi do akumulacji ciepła w organizmie, natomiast temperatura ciała może wzrosnąć do 38-41°C i może wystąpić udar cieplny z utratą przytomności.

Niskie temperatury mogą być przyczyną wychłodzenia i hipotermii organizmu. Podczas chłodzenia w ciele transfer ciepła zmniejsza się odruchowo, a produkcja ciepła wzrasta. Zmniejszenie wymiany ciepła następuje z powodu skurczu (zwężenia) naczyń krwionośnych, wzrostu oporu cieplnego tkanek ciała. Długotrwałe narażenie na niską temperaturę prowadzi do uporczywego skurczu naczyń, niedożywienia tkanek. Wzrost produkcji ciepła podczas schładzania osiągany jest dzięki wysiłkowi oksydacyjnych procesów metabolicznych w organizmie (obniżeniu temperatury ciała o 1°C towarzyszy wzrost procesów metabolicznych o 10°C). Narażeniu na niskie temperatury towarzyszy wzrost ciśnienia krwi, objętości wdechowej i zmniejszenie częstości oddechów. Chłodzenie organizmu zmienia metabolizm węglowodanów. Wielkiemu ochłodzeniu towarzyszy spadek temperatury ciała, zahamowanie funkcji narządów i układów organizmu.

B. Rdzeń i zewnętrzna powłoka korpusu.

Z punktu widzenia termoregulacji ciało ludzkie można przedstawić jako składające się z dwóch elementów - zewnętrznego muszle i wewnętrzne jądra.

Jądro jest częścią ciała o stałej temperaturze (narządy wewnętrzne) oraz powłoka- część ciała, w której występuje gradient temperatury (są to tkanki warstwy powierzchniowej ciała o grubości 2,5 cm). Poprzez powłokę następuje wymiana ciepła między rdzeniem a otoczeniem, to znaczy zmiany w przewodności cieplnej powłoki determinują stałość temperatury rdzenia. Przewodność cieplna zmienia się z powodu zmian w ukrwieniu i dopływie krwi do tkanek skorupy.

Temperatura różnych części rdzenia jest różna. Na przykład w wątrobie: 37,8-38,0°C, w mózgu: 36,9-37,8°C. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura głęboka ludzkiego ciała wynosi 37,0°С. Osiąga się to poprzez procesy endogennej termoregulacji, których efektem jest stabilna równowaga pomiędzy ilością ciepła wytwarzanego w organizmie w jednostce czasu ( produkcja ciepła) oraz ilość ciepła oddanego przez organizm w tym samym czasie do otoczenia ( rozpraszanie ciepła).

Temperatura ludzkiej skóry w różnych obszarach waha się od 24,4°C do 34,4°C. Najbardziej niska temperatura obserwowana na palcach, najwyższa – pod pachą. Na podstawie pomiaru temperatury pod pachą zwykle ocenia się temperaturę ciała w danym momencie.

Według średnich danych, Średnia temperatura skóra nagiej osoby w warunkach komfortowego powietrza temperatura 33-34°C. Istnieją dzienne wahania temperatury ciała. Amplituda oscylacji może osiągnąć 1°C. Temperatura ciała jest minimalna we wczesnych godzinach porannych (3-4 godziny) i maksymalna w ciągu dnia (16-18 godzin).

Znane jest również zjawisko asymetrii temperatur. Obserwuje się to w około 54% przypadków, a temperatura pod lewą pachą jest nieco wyższa niż w prawej. Asymetria jest również możliwa w innych obszarach skóry, a nasilenie asymetrii powyżej 0,5 ° C wskazuje na patologię.

B. Wymiana ciepła. Bilans wytwarzania i wymiany ciepła w organizmie człowieka.

Procesom życiowej aktywności człowieka towarzyszy ciągłe wytwarzanie ciepła w jego ciele i uwalnianie wytworzonego ciepła do otoczenia. Wymiana energii cieplnej między ciałem a otoczeniem nazywana jest p wymiana ciepła. Wytwarzanie i przenoszenie ciepła wynika z aktywności ośrodkowego układu nerwowego, który reguluje przemianę materii, krążenie krwi, pocenie się i aktywność mięśni szkieletowych.

Ciało ludzkie jest samoregulującym się systemem z wewnętrznym źródłem ciepła, w którym w normalnych warunkach produkcja ciepła (ilość wytworzonego ciepła) jest równa ilości ciepła oddanej do środowiska zewnętrznego (przenoszenie ciepła). Nazywa się stałość temperatury ciała izoterma. Zapewnia niezależność procesów metabolicznych w tkankach i narządach od wahań temperatury otoczenia.

Temperatura wewnętrzna ciała człowieka jest stała (36,5-37°C) dzięki regulacji intensywności wytwarzania i wymiany ciepła w zależności od temperatury środowiska zewnętrznego. A temperatura ludzkiej skóry pod wpływem warunków zewnętrznych może się wahać w stosunkowo szerokich granicach.

W ludzkim ciele w ciągu 1 godziny powstaje tyle ciepła, ile potrzeba do zagotowania 1 litra lodowatej wody. A gdyby ciało było niewrażliwe na ciepło, to za godzinę temperatura ciała wzrosłaby o około 1,5 ° C, a po 40 godzinach osiągnęłaby temperaturę wrzenia wody. Podczas ciężkiej pracy fizycznej wytwarzanie ciepła wzrasta kilkakrotnie. Jednak temperatura naszego ciała się nie zmienia. Czemu? Chodzi o zrównoważenie procesów powstawania i uwalniania ciepła w ciele.

Wiodący czynnik określający poziom bilans cieplny, jest temperatura otoczenia. Kiedy odbiega od strefa komfortu ustanowiony w ciele nowy poziom bilans cieplny, zapewniający izotermę w nowych warunkach środowiskowych. Ta stała temperatura ciała jest zapewniana przez mechanizm termoregulacja, w tym proces wytwarzania ciepła i proces wydzielania ciepła, które są regulowane przez szlak neuroendokrynny.

D. Pojęcie termoregulacji organizmu.

termoregulacja to zespół procesów fizjologicznych mających na celu utrzymanie względnej stałości temperatury jądra ciała w warunkach zmieniającej się temperatury otoczenia poprzez regulację produkcji i wymiany ciepła. Termoregulacja ma na celu zapobieganie naruszeniom równowagi termicznej organizmu lub jego przywrócenie, jeśli takie naruszenia już wystąpiły, i odbywa się w sposób neuro-humoralny.

Powszechnie przyjmuje się, że termoregulacja jest charakterystyczna tylko dla zwierząt homoiotermicznych (są to ssaki (w tym ludzie) i ptaki), których organizm ma zdolność do utrzymywania temperatury wewnętrznych obszarów ciała na stosunkowo stałym i wystarczającym poziomie wysoki poziom(ok. 37-38°C u ssaków i 40-42°C u ptaków) niezależnie od zmian temperatury otoczenia.

Mechanizm termoregulacji można przedstawić jako cybernetyczny system samokontroli ze sprzężeniem zwrotnym. Wahania temperatury otaczającego powietrza działają na specjalne formacje receptorów ( termoreceptory) są wrażliwe na temperaturę. Termoreceptory przekazują informacje o stanie termicznym narządu do ośrodków termoregulacji, z kolei do ośrodków termoregulacji poprzez włókna nerwowe, hormony i inne biologicznie substancje aktywne zmienić poziom wymiany ciepła i produkcji ciepła lub części ciała (lokalna termoregulacja) lub całego ciała. Kiedy ośrodki termoregulacji są wyłączane przez specjalne chemikalia, organizm traci zdolność do utrzymywania stałej temperatury. W ostatnich latach ta cecha została wykorzystana w medycynie do sztucznego chłodzenia ciała podczas skomplikowanych operacji chirurgicznych na sercu.

Termoreceptory skóry.

Szacuje się, że ludzie mają około 150 000 receptorów zimna i 16 000 receptorów ciepła, które reagują na zmiany temperatury. narządy wewnętrzne. Termoreceptory zlokalizowane są w skórze, narządach wewnętrznych, drogach oddechowych, mięśniach szkieletowych i ośrodkowym układzie nerwowym.

Termoreceptory skóry szybko się przystosowują i reagują nie tyle na samą temperaturę, co na jej zmiany. Maksymalna liczba receptorów znajduje się w głowie i szyi, minimalna – na kończynach.

Receptory zimne są mniej wrażliwe, a ich próg czułości wynosi 0,012°C (po schłodzeniu). Próg czułości receptorów termicznych jest wyższy i wynosi 0,007°C. Wynika to prawdopodobnie z większego niebezpieczeństwa przegrzania organizmu.

D. Rodzaje termoregulacji.

Termoregulację można podzielić na dwa główne typy:

1. Termoregulacja fizyczna:

– Parowanie (pocenie);

– Promieniowanie (promieniowanie);

– Konwekcja.

2. Termoregulacja chemiczna.

– Termogeneza skurczowa;

- Termogeneza bez dreszczy.

Termoregulacja fizyczna(proces polegający na usuwaniu ciepła z ciała) - utrzymuje stałą temperaturę ciała poprzez zmianę przenikania ciepła przez skórę (przewodzenie i konwekcja), promieniowania (promieniowania) oraz odparowywania wody. Powrót ciepła stale wytwarzanego w organizmie regulowany jest zmianą przewodności cieplnej skóry, podskórnej warstwy tłuszczu i naskórka. Przenikanie ciepła jest w dużej mierze regulowane przez dynamikę krążenia krwi w tkankach przewodzących ciepło i termoizolacyjnych. Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia parowanie zaczyna dominować w wymianie ciepła.

Przewodzenie, konwekcja i promieniowanie to pasywne drogi wymiany ciepła oparte na prawach fizyki. Są skuteczne tylko wtedy, gdy utrzymywany jest dodatni gradient temperatury. Im mniejsza różnica temperatur między ciałem a otoczeniem, tym mniej ciepła jest wydzielane. Przy tych samych wskaźnikach lub w wysokiej temperaturze otoczenia wymienione sposoby są nie tylko nieskuteczne, ale także nagrzewa się organizm. W tych warunkach w organizmie uruchamiany jest tylko jeden mechanizm wymiany ciepła - pocenie się.

W niskich temperaturach otoczenia (15°C i poniżej) około 90% dziennego transferu ciepła następuje z powodu przewodzenia ciepła i promieniowania cieplnego. W tych warunkach nie występuje widoczne pocenie się. Przy temperaturze powietrza 18-22°C zmniejsza się przenikanie ciepła spowodowane przewodnością cieplną i promieniowaniem cieplnym, ale utrata ciepła przez organizm wzrasta poprzez odparowanie wilgoci z powierzchni skóry. Gdy temperatura otoczenia wzrasta do 35°C, przekazywanie ciepła za pomocą promieniowania i konwekcji staje się niemożliwe, a temperatura ciała utrzymywana jest na stałym poziomie wyłącznie dzięki odparowaniu wody z powierzchni skóry i pęcherzyków płucnych. Przy dużej wilgotności powietrza, gdy parowanie wody jest utrudnione, może dojść do przegrzania organizmu i do rozwoju udaru cieplnego.

U osoby w spoczynku przy temperaturze powietrza około 20 °C i całkowitym przenoszeniu ciepła równym 419 kJ (100 kcal) na godzinę, 66% jest tracone za pomocą promieniowania, 19% parowania wody i 15% całkowita utrata ciepła przez konwekcję.

Termoregulacja chemiczna(proces zapewniający powstawanie ciepła w organizmie) - realizowany jest poprzez przemianę materii i produkcję ciepła w tkankach takich jak mięśnie, wątroba, tłuszcz brunatny, czyli poprzez zmianę poziomu wytwarzania ciepła - poprzez zwiększenie lub zmniejszenie intensywności metabolizmu w komórkach organizmu. Kiedy materia organiczna jest utleniana, uwalniana jest energia. Część energii trafia do syntezy ATP (adenozynotrójfosforanu to nukleotyd pełniący niezwykle ważną rolę w metabolizmie energii i substancji w organizmie). Ten energia potencjalna może być wykorzystany przez organizm w dalszej jego działalności. Wszystkie tkanki są źródłem ciepła w ciele. Krew przepływająca przez tkanki nagrzewa się. Wzrost temperatury otoczenia powoduje odruchowy spadek metabolizmu, w wyniku czego zmniejsza się wytwarzanie ciepła w organizmie. Wraz ze spadkiem temperatury otoczenia odruchowo wzrasta intensywność procesów metabolicznych i wzrasta wytwarzanie ciepła.

Włączenie termoregulacji chemicznej występuje, gdy termoregulacja fizyczna jest niewystarczająca do utrzymania stałej temperatury ciała.

Rozważ te rodzaje termoregulacji.

Termoregulacja fizyczna:

Pod termoregulacja fizyczna zrozumieć całość procesów fizjologicznych prowadzących do zmiany poziomu wymiany ciepła. Istnieją następujące sposoby przekazywania ciepła z organizmu do otoczenia:

– Parowanie (pocenie);

– Promieniowanie (promieniowanie);

– Przewodzenie ciepła (przewodnictwo);

– Konwekcja.

Rozważmy je bardziej szczegółowo:

1. Parowanie (pocenie):

Parowanie (pocenie)- jest to zwrot energii cieplnej do otoczenia w wyniku parowania potu lub wilgoci z powierzchni skóry i błon śluzowych dróg oddechowych. U ludzi pot jest stale wydzielany przez gruczoły potowe skóry („wyczuwalna” lub gruczołowa utrata wody), nawilżenie błon śluzowych dróg oddechowych („niezauważalna” utrata wody). Jednocześnie „odczuwalna” utrata wody przez organizm ma większy wpływ na całkowitą ilość ciepła wydzielanego przez parowanie niż „niezauważalna”.

W temperaturze otoczenia około 20°C parowanie wilgoci wynosi około 36 g/h. Ponieważ na odparowanie 1 g wody u człowieka zużywa się 0,58 kcal energii cieplnej, łatwo obliczyć, że w tych warunkach ciało osoby dorosłej oddaje do otoczenia około 20% całego rozproszonego ciepła poprzez parowanie . Wzrost temperatury zewnętrznej, wykonywanie pracy fizycznej, dłuższy pobyt w odzieży termoizolacyjnej zwiększają pocenie się i może wzrosnąć nawet do 500-2.000 g/h.

Osoba nie toleruje stosunkowo niskiej temperatury otoczenia (32 ° C) w wilgotnym powietrzu. W całkowicie suchym powietrzu człowiek może przebywać bez zauważalnego przegrzania przez 2-3 godziny w temperaturze 50-55°C. Źle tolerowana jest również odzież nieprzepuszczająca powietrza (gumowa, gruba itp.), która zapobiega parowaniu potu: warstwa powietrza pomiędzy ubraniem a ciałem szybko przesiąka parą i dalsze parowanie potu ustaje.

Proces przekazywania ciepła przez parowanie, mimo że jest tylko jedną z metod termoregulacji, ma jedną wyjątkową zaletę – jeśli temperatura zewnętrzna przekracza średnią temperaturę skóry, to organizm nie może oddać ciepła do środowiska zewnętrznego innymi metodami termoregulacji ( promieniowanie, konwekcja i przewodzenie), które rozważymy poniżej. W tych warunkach organizm zaczyna pobierać ciepło z zewnątrz, a jedynym sposobem na rozproszenie ciepła jest zwiększenie parowania wilgoci z powierzchni ciała. Takie parowanie jest możliwe, o ile wilgotność otaczającego powietrza pozostaje poniżej 100%. Przy intensywnym poceniu się, wysokiej wilgotności i niskiej prędkości powietrza, gdy pot spada, nie mając czasu na odparowanie, połączenie i odpływ z powierzchni ciała, przenoszenie ciepła przez parowanie staje się mniej efektywne.

Kiedy pot odparowuje, nasz organizm uwalnia swoją energię. W rzeczywistości, dzięki energii naszego ciała, cząsteczki cieczy (tj. pot) rozrywają wiązania molekularne i przechodzą ze stanu ciekłego w gazowy. Energia zużywana jest na zerwanie wiązań, w wyniku czego temperatura ciała spada. Lodówka działa na tej samej zasadzie. Udaje mu się utrzymać temperaturę wewnątrz komory, znacznie niższą od temperatury otoczenia. Czyni to za pomocą energii elektrycznej. I robimy to wykorzystując energię uzyskaną z rozpadu żywności.

Kontrolowanie doboru odzieży może pomóc w zmniejszeniu utraty ciepła przez parowanie. Odzież powinna być dobierana na podstawie warunków pogodowych i bieżącej aktywności. Nie bądź leniwy, aby zdjąć nadmiar ubrań, gdy obciążenie wzrośnie. Mniej się pocisz. I nie bądź leniwy, aby założyć go ponownie, gdy obciążenia się zatrzymają. Usuń wilgoć i ochronę przed wiatrem, jeśli nie ma deszczu z wiatrem, w przeciwnym razie ubrania zamoczą się od środka, od potu. A w kontakcie z mokrymi ubraniami tracimy ciepło również przez przewodnictwo cieplne. Podlej 25 razy lepsze niż powietrze przewodzi ciepło. Oznacza to, że w mokrych ubraniach tracimy ciepło 25 razy szybciej. Dlatego tak ważne jest, aby ubrania były suche.

Parowanie dzieli się na 2 typy:

a) Niewyczuwalny pot(bez udziału gruczołów potowych) to odparowywanie wody z powierzchni płuc, błon śluzowych dróg oddechowych oraz przesiąkanie wody przez nabłonek skóry (odparowywanie z powierzchni skóry następuje nawet wtedy, gdy skóra jest sucha).

W ciągu dnia przez drogi oddechowe odparowuje do 400 ml wody, tj. organizm traci do 232 kcal dziennie. W razie potrzeby wartość tę można zwiększyć z powodu duszności termicznej. Średnio dziennie przez naskórek przesiąka około 240 ml wody. Dlatego w ten sposób organizm traci do 139 kcal dziennie. Wartość ta z reguły nie zależy od procesów regulacji i różne czynnikiśrodowisko.

b) Spostrzegana potliwość(z aktywnym udziałem gruczołów potowych) – Jest to uwalnianie ciepła poprzez parowanie potu. Średnio 400-500 ml potu dziennie jest uwalniane w komfortowej temperaturze otoczenia, dzięki czemu wydzielane jest do 300 kcal energii. Parowanie 1 litra potu przez osobę ważącą 75 kg może obniżyć temperaturę ciała o 10°C. Jednak w razie potrzeby objętość pocenia się może wzrosnąć do 12 litrów dziennie, tj. Przez pocenie się możesz stracić do 7000 kcal dziennie.

Wydajność parowania w dużej mierze zależy od środowiska: im wyższa temperatura i im niższa wilgotność, tym wyższa efektywność pocenia się jako mechanizmu wymiany ciepła. Przy 100% wilgotności parowanie jest niemożliwe. Przy dużej wilgotności powietrza atmosferycznego wysoka temperatura jest trudniej tolerowana niż przy niskiej wilgotności. W powietrzu nasyconym parą wodną (np. w wannie) pot wydziela się w dużych ilościach, ale nie odparowuje i nie spływa ze skóry. Takie pocenie się nie przyczynia się do wydzielania ciepła: tylko ta część potu, która odparowuje z powierzchni skóry jest ważna dla wymiany ciepła (ta część potu jest efektywnym poceniem).

2. Promieniowanie (promieniowanie):

Emisja (promieniowanie)- jest to metoda przekazywania ciepła do otoczenia przez powierzchnię ludzkiego ciała w postaci fal elektromagnetycznych z zakresu podczerwieni (a=5-20 mikronów). Promieniowanie daje energię wszystkim przedmiotom, których temperatura jest wyższa zero absolutne. Promieniowanie elektromagnetyczne swobodnie przemieszcza się w próżni, powietrze atmosferyczne dlatego też można go uznać za „przejrzysty”.

Jak wiecie, każdy obiekt, który jest nagrzany powyżej temperatury otoczenia, emituje ciepło. Wszyscy czuli to siedząc przy ognisku. Ogień emituje ciepło i ogrzewa przedmioty wokół. W takim przypadku ogień traci ciepło.

Ciało ludzkie zaczyna promieniować ciepłem, gdy tylko temperatura otoczenia spadnie poniżej temperatury powierzchni skóry. Aby zapobiec utracie ciepła przez promieniowanie, odsłonięte obszary ciała muszą być chronione. Odbywa się to za pomocą odzieży. W ten sposób tworzymy warstwę powietrza w ubraniach między skórą a otoczeniem. Temperatura tej warstwy będzie równa temperaturze ciała, a utrata ciepła przez promieniowanie zmniejszy się. Dlaczego utrata ciepła nie ustaje całkowicie? Ponieważ teraz podgrzane ubrania będą promieniować ciepłem, tracąc je. I nawet zakładając kolejną warstwę odzieży, nie zatrzymasz promieniowania.

Ilość ciepła oddawana przez ciało do otoczenia przez promieniowanie jest proporcjonalna do powierzchni promieniowania (powierzchnia ciała nie zakryta ubraniem) oraz różnicy między średnimi temperaturami skóry i otoczenia . Przy temperaturze otoczenia 20°C i względnej wilgotności powietrza 40-60%, ciało dorosłego człowieka rozprasza przez promieniowanie około 40-50% całkowitego wydzielanego ciepła. Jeśli temperatura otoczenia przekracza średnią temperaturę skóry, ciało ludzkie, pochłaniając promienie podczerwone emitowane przez otaczające przedmioty, nagrzewa się.

Przenikanie ciepła przez promieniowanie wzrasta wraz ze spadkiem temperatury otoczenia i maleje wraz ze wzrostem. W warunkach stałej temperatury otoczenia promieniowanie z powierzchni ciała wzrasta wraz ze wzrostem temperatury skóry i maleje wraz ze spadkiem. Jeżeli średnie temperatury powierzchni skóry i otoczenia są wyrównane (różnica temperatur staje się równa zeru), wówczas przenoszenie ciepła przez promieniowanie staje się niemożliwe.

Możliwe jest zmniejszenie wymiany ciepła przez promieniowanie poprzez zmniejszenie powierzchni promieniowania - zmiana pozycji ciała. Na przykład, gdy pies lub kot jest zimny, zwijają się w kłębek, zmniejszając w ten sposób powierzchnię wymiany ciepła; przeciwnie, gdy jest gorąco, zwierzęta zajmują pozycję, w której powierzchnia wymiany ciepła zwiększa się do maksimum. Człowiek nie jest pozbawiony tej metody termoregulacji fizycznej, „zwijając się w kulkę” podczas snu w chłodnym pomieszczeniu.

3. Przewodzenie ciepła (przewodnictwo):

Przewodzenie ciepła (przewodnictwo)- jest to sposób wymiany ciepła, który zachodzi podczas kontaktu, kontaktu ciała ludzkiego z innymi ciałami fizycznymi. Ilość ciepła oddanego przez ciało do otoczenia w ten sposób jest proporcjonalna do różnicy średnich temperatur stykających się ciał, powierzchni stykających się powierzchni, czasu kontaktu termicznego i przewodności cieplnej styku ciało.

Utrata ciepła przez przewodzenie występuje w przypadku bezpośredniego kontaktu z zimnym przedmiotem. W tym momencie nasze ciało oddaje ciepło. Szybkość utraty ciepła jest silnie zależna od przewodności cieplnej obiektu, z którym mamy kontakt. Na przykład przewodność cieplna kamienia jest 10 razy wyższa niż drewna. Dlatego siedząc na kamieniu znacznie szybciej stracimy ciepło. Zapewne zauważyłeś, że siedzenie na kamieniu jest w jakiś sposób zimniejsze niż siedzenie na kłodzie.

Rozwiązanie? Odizoluj swoje ciało od zimnych przedmiotów za pomocą słabych przewodników ciepła. Mówiąc najprościej, na przykład, jeśli podróżujesz po górach, a następnie usiądziesz na postoju, usiądź na turystycznym dywaniku lub wiązce ubrań. Na noc koniecznie załóż pod śpiwór turystyczny dywanik, który pasuje do warunków pogodowych. Lub w skrajnych przypadkach gruba warstwa suchej trawy lub igieł. Ziemia dobrze przewodzi (a zatem „zabiera”) ciepło i bardzo się ochładza w nocy. Zimą nie podnoś metalowych przedmiotów gołymi rękami. Używaj rękawic. Przy silnych mrozach lokalne odmrożenia można uzyskać z metalowych przedmiotów.

Suche powietrze, tkanka tłuszczowa charakteryzują się niską przewodnością cieplną i są izolatorami ciepła (słabymi przewodnikami ciepła). Odzież ogranicza przenoszenie ciepła. Utracie ciepła zapobiega warstwa nieruchomego powietrza, która znajduje się między ubraniem a skórą. Właściwości termoizolacyjne odzieży są tym wyższe, im drobniejsza struktura komórkowa jej struktury, w której znajduje się powietrze. Wyjaśnia to dobre właściwości termoizolacyjne odzieży wełnianej i futrzanej, które umożliwiają organizmowi ludzkiemu zmniejszenie rozpraszania ciepła poprzez przewodzenie ciepła. Temperatura powietrza pod ubraniem dochodzi do 30°C. I odwrotnie, nagie ciało traci ciepło, ponieważ powietrze na jego powierzchni stale się zmienia. Dlatego temperatura skóry nagich części ciała jest znacznie niższa niż u ubranych.

Wilgotne powietrze nasycone parą wodną charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną. Dlatego przebywaniu człowieka w środowisku o dużej wilgotności i niskiej temperaturze towarzyszy wzrost utraty ciepła ciała. Mokra odzież również traci swoje właściwości izolacyjne.

4. Konwekcja:

Konwekcja- jest to metoda wymiany ciepła organizmu, realizowana poprzez przenoszenie ciepła przez poruszające się cząsteczki powietrza (wody). Odprowadzanie ciepła przez konwekcję wymaga przepływu powietrza wokół powierzchni ciała o temperaturze niższej niż temperatura skóry. Jednocześnie warstwa powietrza stykająca się ze skórą nagrzewa się, zmniejsza jej gęstość, unosi się i zostaje zastąpiona przez powietrze zimniejsze i gęstsze. W warunkach, gdy temperatura powietrza wynosi 20°C, a wilgotność względna 40-60%, ciało dorosłego człowieka oddaje około 25-30% ciepła do otoczenia poprzez przewodnictwo cieplne i konwekcję (konwekcja podstawowa). Wraz ze wzrostem prędkości ruchu przepływów powietrza (wiatr, wentylacja) znacznie wzrasta również intensywność wymiany ciepła (konwekcja wymuszona).

Istota procesu konwekcji polega na:- nasze ciało ogrzewa powietrze przy skórze; ogrzane powietrze staje się lżejsze od zimnego i unosi się, a zostaje zastąpione przez zimne powietrze, które ponownie się nagrzewa, staje się lżejsze i zostaje wyparte przez następną porcję zimnego powietrza. Jeśli ogrzane powietrze nie zostanie wychwycone za pomocą odzieży, proces ten będzie nieskończony. W rzeczywistości to nie ubranie nas ogrzewa, ale powietrze, które zatrzymuje.

Kiedy wieje wiatr, sytuacja się pogarsza. Wiatr niesie ogromne porcje nieogrzanego powietrza. Nawet gdy założymy ciepły sweter, wiatr nie musi z niego nic wypędzać. ciepłe powietrze. To samo dzieje się, gdy się poruszamy. Nasze ciało „rozbija się” w powietrze i opływa nas, działając jak wiatr. To również zwielokrotnia straty ciepła.

Jakie rozwiązanie? Załóż warstwę wiatroszczelną: wiatrówkę i wiatroszczelne spodnie. Nie zapomnij chronić szyi i głowy. Ze względu na aktywne krążenie krwi w mózgu szyja i głowa są najbardziej nagrzewanymi częściami ciała, więc utrata ciepła z nich jest bardzo duża. Również w chłodne dni należy unikać miejsc wietrznych zarówno podczas jazdy, jak i wyboru miejsca do spania.

Termoregulacja chemiczna:

Termoregulacja chemiczna wytwarzanie ciepła odbywa się w wyniku zmiany poziomu metabolizmu (procesów oksydacyjnych) wywołanej mikrowibracją mięśni (oscylacjami), co prowadzi do zmiany tworzenia się ciepła w ciele.

Źródłem ciepła w organizmie są egzotermiczne reakcje utleniania białek, tłuszczów, węglowodanów, a także hydroliza ATP (adenozynotrójfosforanu to nukleotyd pełniący niezwykle ważną rolę w metabolizmie energii i substancji w organizmie; po pierwsze związek ten jest znany jako uniwersalne źródło energii dla wszystkich procesów biochemicznych zachodzących w organizmach żywych). Podczas dzielenia składniki odżywcze część uwolnionej energii jest gromadzona w ATP, część jest rozpraszana w postaci ciepła (ciepło pierwotne - 65-70% energii). Przy stosowaniu wysokoenergetycznych wiązań cząsteczek ATP część energii idzie na wykonanie użytecznej pracy, a część jest rozpraszana (ciepło wtórne). Zatem dwa strumienie ciepła – pierwotny i wtórny – to produkcja ciepła.

Termoregulacja chemiczna ma znaczenie utrzymać stałą temperaturę ciała zarówno w normalnych warunkach, jak i przy zmianach temperatury otoczenia. U ludzi obserwuje się wzrost wytwarzania ciepła ze względu na wzrost intensywności metabolizmu, w szczególności, gdy temperatura otoczenia staje się niższa optymalna temperatura lub strefy komfortu. Dla osoby w zwykłym, lekkim ubraniu jest to strefa 18-20°C, a dla osoby nagiej to 28°C.

Optymalna temperatura podczas pobytu w wodzie jest wyższa niż w powietrzu. Wynika to z faktu, że woda, która ma wysoką pojemność cieplną i przewodność cieplną, schładza organizm 14 razy silniej niż powietrze, dlatego w chłodnej kąpieli metabolizm wzrasta znacznie bardziej niż podczas ekspozycji na powietrze o tej samej temperaturze.

Najintensywniejsze wytwarzanie ciepła w organizmie następuje w mięśniach. Nawet jeśli dana osoba leży nieruchomo, ale z napiętymi mięśniami, intensywność procesów oksydacyjnych, a jednocześnie wytwarzanie ciepła, wzrasta o 10%. Niewielka aktywność fizyczna prowadzi do wzrostu wytwarzania ciepła o 50-80%, a ciężka praca mięśni o 400-500%.

Ważną rolę w termoregulacji chemicznej odgrywają również wątroba i nerki. Temperatura krwi żyły wątrobowej jest wyższa niż temperatura krwi tętnicy wątrobowej, co wskazuje na intensywne wytwarzanie ciepła w tym narządzie. Gdy ciało jest schłodzone, wzrasta produkcja ciepła w wątrobie.

W przypadku konieczności zwiększenia produkcji ciepła, oprócz możliwości pozyskania ciepła z zewnątrz, w organizmie wykorzystywane są mechanizmy zwiększające produkcję energii cieplnej. Mechanizmy te obejmują: skurczony oraz termogeneza bez dreszczy.

1. Termogeneza skurczowa.

Ten rodzaj termoregulacji działa, gdy jest nam zimno i potrzebujemy podnieść temperaturę ciała. Ta metoda jest zawarta w skurcz mięśnia. Wraz ze skurczem mięśni wzrasta hydroliza ATP, dlatego zwiększa się przepływ wtórnego ciepła, które trafia do ogrzania ciała.

Samowolna aktywność aparatu mięśniowego zachodzi głównie pod wpływem kory mózgowej. Jednocześnie możliwy jest 3-5-krotny wzrost produkcji ciepła w stosunku do wartości wymiany głównej.

Zwykle, gdy temperatura podłoża i temperatura krwi spadają, pierwsza reakcja to wzrost napięcia termoregulacyjnego(włosy na ciele „stają na głowie”, pojawiają się „gęsia skórka”). Z punktu widzenia mechaniki skurczu ton ten jest mikrowibracją i pozwala na zwiększenie produkcji ciepła o 25-40% poziomu wyjściowego. Zwykle w tworzeniu tonu biorą udział mięśnie szyi, głowy, tułowia i kończyn.

Przy bardziej znaczącej hipotermii ton termoregulacyjny zamienia się w specjalny rodzaj skurczu mięśni - zimny dreszcz mięśni, w którym mięśnie nie wykonują użytecznej pracy, a ich skurcz ma na celu wyłącznie wytwarzanie ciepła.Dreszcze z zimna to mimowolne rytmiczne działanie powierzchownie położonych mięśni, w wyniku którego następuje znaczne zwiększenie procesów metabolicznych organizmu, zużycie zwiększa się tlen i węglowodany przez tkankę mięśniową, co pociąga za sobą wzrost produkcji ciepła. Drżenie często zaczyna się od mięśni szyi, twarzy. Wynika to z faktu, że przede wszystkim powinna wzrosnąć temperatura krwi płynącej do mózgu. Uważa się, że produkcja ciepła podczas dreszczy z zimna jest 2-3 razy większa niż podczas dobrowolnej aktywności mięśni.

Opisany mechanizm działa na poziomie odruchowym, bez udziału naszej świadomości. Ale możesz podnieść temperaturę ciała za pomocą świadoma aktywność ruchowa. Podczas wykonywania aktywności fizycznej o różnej mocy produkcja ciepła wzrasta 5-15 razy w porównaniu z poziomem odpoczynku. W ciągu pierwszych 15-30 minut długotrwałej pracy temperatura rdzenia dość szybko wzrasta do względnie stacjonarnego poziomu, a następnie utrzymuje się na tym poziomie lub nadal powoli rośnie.

2. Termogeneza bez dreszczy:

Ten rodzaj termoregulacji może prowadzić zarówno do wzrostu, jak i obniżenia temperatury ciała. Odbywa się poprzez przyspieszenie lub spowolnienie katabolicznych procesów metabolicznych (utlenianie Kwasy tłuszczowe). A to z kolei doprowadzi do zmniejszenia lub zwiększenia produkcji ciepła. Ze względu na ten rodzaj termogenezy poziom produkcji ciepła u osoby może wzrosnąć 3 razy w porównaniu z poziomem podstawowego metabolizmu.

Regulacja procesów termogenezy bez drżenia odbywa się poprzez aktywację współczulnego układu nerwowego, produkcję hormonów tarczycy i rdzenia nadnerczy.

E. Kontrola termoregulacji.

Podwzgórze.

System termoregulacji składa się z wielu elementów o powiązanych ze sobą funkcjach. Informacja o temperaturze pochodzi z termoreceptorów i za pomocą układu nerwowego dostaje się do mózgu.

Odgrywa ważną rolę w termoregulacji podwzgórze. Zawiera główne ośrodki termoregulacji, które koordynują liczne i złożone procesy zapewniające utrzymanie temperatury ciała na stałym poziomie.

Podwzgórze- Jest to niewielki obszar w międzymózgowiu, który obejmuje dużą liczbę grup komórek (ponad 30 jąder), które regulują aktywność neuroendokrynną mózgu i homeostazę (zdolność do utrzymania stałości stanu wewnętrznego) organizmu. Podwzgórze jest połączone drogami nerwowymi z prawie wszystkimi częściami ośrodkowego układu nerwowego, w tym z korą, hipokampem, ciałem migdałowatym, móżdżkiem, pniem mózgu i rdzeniem kręgowym. Wraz z przysadką mózgową podwzgórze tworzy układ podwzgórzowo-przysadkowy, w którym podwzgórze kontroluje uwalnianie hormonów przysadkowych i jest centralnym ogniwem między układem nerwowym i hormonalnym. Wydziela hormony i neuropeptydy oraz reguluje funkcje takie jak głód i pragnienie, termoregulację organizmu, zachowania seksualne, sen i czuwanie ( rytmy dobowe). Badania ostatnie lata pokazują, że podwzgórze odgrywa również ważną rolę w regulacji wyższych funkcji, takich jak pamięć i stan emocjonalny, a tym samym uczestniczy w kształtowaniu różnych aspektów zachowania.

Zniszczenie centrów podwzgórza lub przerwanie połączeń nerwowych prowadzi do utraty zdolności do regulacji temperatury ciała.

Przedni podwzgórze zawiera neurony kontrolujące przenoszenie ciepła.(zapewniają termoregulację fizyczną - zwężenie naczyń, pocenie się) Kiedy neurony przedniego podwzgórza ulegają zniszczeniu, organizm nie toleruje wysokich temperatur, ale aktywność fizjologiczna jest zachowana w niskich temperaturach.

Neurony tylnego podwzgórza kontrolują procesy wytwarzania ciepła(zapewniają termoregulację chemiczną - wzmożone wytwarzanie ciepła, drżenie mięśni).W przypadku ich uszkodzenia zdolność do zwiększania metabolizmu energetycznego jest osłabiona, przez co organizm nie toleruje dobrze zimna.

Termoczułe komórki nerwowe w obszarze przedwzrokowym podwzgórza bezpośrednio „mierzą” temperaturę krwi tętniczej przepływającej przez mózg i są bardzo wrażliwe na zmiany temperatury(zdolny do rozróżnienia różnicy temperatur krwi wynoszącej 0,011°C). Stosunek neuronów wrażliwych na zimno i ciepło w podwzgórzu wynosi 1:6, więc termoreceptory ośrodkowe są aktywowane głównie, gdy wzrasta temperatura „jądra” ludzkiego ciała.

Na podstawie analizy i integracji informacji o wartości temperatury krwi i tkanek obwodowych wyznacza się w sposób ciągły średnią (całkową) wartość temperatury ciała w obszarze przedwzrokowym podwzgórza. Dane te są przekazywane przez neurony interkalarne do grupy neuronów w przednim podwzgórzu, które ustalają pewien poziom temperatury ciała w ciele - "punkt nastawczy" termoregulacji. Na podstawie analizy i porównania wartości średniej temperatury ciała z wartością zadaną regulowanej temperatury, mechanizmy „wartości zadanej” poprzez neurony efektorowe tylnego podwzgórza wpływają na procesy wymiany ciepła lub wytwarzanie ciepła w celu wyrównania temperatury rzeczywistej i zadanej.

Tak więc, dzięki funkcji centrum termoregulacji, ustalana jest równowaga między wytwarzaniem ciepła a przenoszeniem ciepła, co umożliwia utrzymanie temperatury ciała w optymalnych granicach dla życia organizmu.

Układ hormonalny.

Podwzgórze kontroluje procesy wytwarzania i przekazywania ciepła poprzez wysyłanie impulsów nerwowych do gruczołów dokrewnych, głównie tarczycy i nadnerczy.

Udział Tarczyca w termoregulacji wynika z faktu, że wpływ niskiej temperatury prowadzi do zwiększonego uwalniania jej hormonów (tyroksyny, trójjodotyroniny), które przyspieszają metabolizm, a w konsekwencji wytwarzanie ciepła.

Rola nadnercza związane z ich uwalnianiem do krwi katecholamin (adrenaliny, noradrenaliny, dopaminy), które poprzez nasilanie lub zmniejszanie procesów oksydacyjnych w tkankach (np. mięśniach) zwiększają lub zmniejszają wytwarzanie ciepła oraz obkurczają lub zwiększają naczynia skóry, zmieniając poziom wymiana ciepła.

Wytwarzanie ciepła, czyli wytwarzanie ciepła, zależy od intensywności metabolizmu. Regulacja wytwarzania ciepła poprzez zwiększanie lub zmniejszanie metabolizmu nazywana jest termoregulacją chemiczną.

Ciepło wytwarzane przez ciało jest stale oddawane do otaczającego go środowiska zewnętrznego. Gdyby nie było wymiany ciepła, ciało umarłoby z przegrzania. Przenikanie ciepła może się zwiększać i zmniejszać. Regulacja wymiany ciepła poprzez zmianę realizujących go funkcji fizjologicznych nazywana jest termoregulacją fizyczną.

Ilość ciepła wytwarzanego w organizmie zależy od poziomu metabolizmu w narządach, który jest determinowany funkcją troficzną układu nerwowego. Najwięcej ciepła powstaje w narządach o intensywnej przemianie materii – w mięśniach szkieletowych oraz w gruczołach, głównie w wątrobie i nerkach. Najmniejsza ilość ciepła uwalniana jest w kościach, chrząstce i tkance łącznej.

Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia wytwarzanie ciepła maleje, a gdy maleje, wzrasta. W konsekwencji istnieje odwrotnie proporcjonalna zależność między temperaturą otoczenia zewnętrznego a wytwarzaniem ciepła. Latem wytwarzanie ciepła spada, a zimą wzrasta.

Zależność między wytwarzaniem a stratami ciepła zależy od temperatury otoczenia. W środowisku 15-25°C wytwarzanie ciepła w spoczynku w odzieży jest na tym samym poziomie i jest równoważone przenoszeniem ciepła (strefa obojętności). Gdy temperatura medium jest poniżej 15°C, w tych samych warunkach produkcja ciepła wzrasta przy 0°C i stopniowo spada do 15°C (dolna strefa zwiększonej wymiany). Jeżeli temperatura pożywki wynosi 25-35°C, metabolizm nieco spada (strefa obniżonego metabolizmu) i zostaje zachowana termoregulacja. Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia powyżej 35 ° C dochodzi do naruszenia termoregulacji, wzrostu metabolizmu i temperatury ciała (górna strefa zwiększonego metabolizmu, strefa przegrzania). W konsekwencji wzrost temperatury środowiska zewnętrznego lub ocieplenie ciała zmniejsza produkcję ciepła tylko do pewnego poziomu przy określonej temperaturze środowiska zewnętrznego. Tę temperaturę nazywa się krytyczną, ponieważ jej dalszy wzrost prowadzi nie do spadku, ale do wzrostu wytwarzania ciepła i wzrostu temperatury ciała. W ten sam sposób po schłodzeniu są krytyczna temperaturaśrodowiska, poniżej którego produkcja ciepła zaczyna spadać.

Przy odpoczynku mięśni wzrost produkcji ciepła podczas schładzania organizmu jest nieznaczny.

Szczególnie znaczny wzrost wytwarzania ciepła w niskiej temperaturze otoczenia obserwuje się podczas drżenia i pracy mięśni. Nieregularne, małe skurcze mięśni - drżenie i wzmożone ruchy, które osoba wykonuje na mrozie, aby się rozgrzać i pozbyć się dreszczy lub dreszczy, zwiększyć funkcje troficzne, znacznie zwiększyć metabolizm i produkcję ciepła. Nieco zwiększona produkcja ciepła i „ gęsia skórka» - skurcz mięśni mieszków włosowych.

Należy wziąć pod uwagę, że chodzenie zwiększa produkcję ciepła prawie 2-krotnie, a szybkie bieganie – 4-5-krotnie, temperatura ciała może wzrosnąć o kilka dziesiątych stopnia, a wzrost temperatury podczas pracy przyspiesza procesy oksydacyjne i tym samym przyczynia się do do utleniania produktów rozpadu białek. Jednak przy długotrwałej intensywnej pracy w temperaturze otoczenia powyżej 25°C temperatura ciała może wzrosnąć o 1-1,5°C, co już powoduje zmiany i zaburzenia w życiu. Gdy podczas pracy mięśniowej w wysokiej temperaturze otoczenia temperatura ciała wzrasta do ponad 39°C, może dojść do udaru cieplnego. Mięśnie odpowiadają za 65-75% wytwarzania ciepła, a podczas intensywnej pracy nawet 90%.

Reszta ciepła wytwarzana jest w narządach gruczołowych, głównie w wątrobie.

Ciało w spoczynku stale traci ciepło: 1) przez promieniowanie cieplne, czyli przenoszenie ciepła ze skóry do otaczającego powietrza; 2) przewodzenie ciepła lub bezpośrednie przenoszenie ciepła na te przedmioty, które mają kontakt ze skórą; 3) parowanie z powierzchni skóry i płuc.

W spoczynku skóra oddaje do otoczenia 70-80% ciepła przez promieniowanie cieplne i przewodzenie ciepła, a około 20% przez odparowanie wody w skórze (pocenie) i w płucach. Wymiana ciepła przez ogrzewanie wydychanego powietrza, moczu i kału jest znikoma, stanowi 1,5-3% całkowitego transferu ciepła.

Podczas pracy mięśni następuje gwałtowny wzrost wymiany ciepła poprzez parowanie (u ludzi głównie poprzez pocenie), sięgając do 90% całkowitego dobowego wytwarzania ciepła.

Przenikanie ciepła przez promieniowanie i przewodzenie ciepła zależy od różnicy temperatur między skórą a otoczeniem. Im wyższa temperatura skóry, tym większy transfer ciepła w ten sposób. Temperatura skóry zależy od dopływu do niej krwi. Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia tętniczki i naczynia włosowate skóry. Ale ponieważ różnica temperatury skóry maleje, bezwzględna wartość wymiany ciepła w wysokich temperaturach otoczenia jest mniejsza niż w niskich.

Gdy temperatura skóry porównuje się z temperaturą otoczenia, przenoszenie ciepła ustaje. Wraz z dalszym wzrostem temperatury otoczenia skóra nie tylko nie traci ciepła, ale sama się nagrzewa. W tym przypadku przenoszenie ciepła przez promieniowanie cieplne i przewodzenie ciepła jest nieobecne i zachowane jest tylko przenoszenie ciepła przez parowanie.

Przeciwnie, na mrozie tętniczki i naczynia włosowate skóry zwężają się, skóra staje się blada, zmniejsza się ilość krwi przepływającej przez psa, obniża się temperatura skóry, wygładza się różnica temperatur między skórą a otoczeniem, i zmniejsza się przenikanie ciepła.

Osoba ogranicza przenoszenie ciepła przez sztuczne okrycia (płótno, odzież itp.). Im więcej powietrza w tych pokrowcach, tym łatwiej zatrzymać ciepło.

Ważną rolę, zwłaszcza podczas pracy mięśni i znacznego wzrostu temperatury otoczenia, odgrywa regulacja wymiany ciepła poprzez odparowanie wody. Kiedy 1 dm 3 wody wyparuje z powierzchni skóry lub błon śluzowych organizm traci 2428,4 kJ.

Utrata wody ze skóry następuje na skutek przenikania wody z tkanek głębokich na powierzchnię skóry, a przede wszystkim na skutek funkcjonowania gruczołów potowych. Przy średniej temperaturze otoczenia osoba dorosła codziennie traci 1674,8-2093,5 kJ poprzez parowanie ze skóry.

W związku z gwałtownym wzrostem pocenia się przy wzroście temperatury otoczenia i podczas pracy mięśni znacznie wzrasta również wymiana ciepła, chociaż nie cały pot odparowuje.

Dużym stratom potu towarzyszą straty duże ilości sole mineralne, ponieważ zawartość samej soli kuchennej w pocie wynosi 0,3-0,6%. Przy utracie 5-10 dm 3 potu traci się 25-30 gramów soli. Dlatego też, jeśli pragnienie wynikające z obfitego pocenia się zaspokajane jest wodą, to dochodzi do poważnych zaburzeń spowodowanych utratą znacznych ilości soli (drgawki itp.). Już przy utracie 2 dm 3 potu uzyskuje się niedobór soli w organizmie. Straty te uzupełnia woda pitna zawierająca 0,5-0,6% soli kuchennej, którą zaleca się pić przy obfitej, przedłużającej się potliwości.

Z powierzchni płuc następuje ciągłe parowanie wody. Wydychane powietrze jest w 95-98% nasycone parą wodną i dlatego im bardziej suche jest wdychane powietrze, tym więcej ciepła jest oddawane przez parowanie z płuc. W zwykłym warunki oświetleniowe Codziennie odparowuje 300-400 cm3 wody, co odpowiada 732,7-962,9 kJ. W wysokich temperaturach oddychanie przyspiesza, a na zimno staje się rzadkie. Odparowanie wody z powierzchni skóry i płuc staje się jedynym sposobem przekazywania ciepła, gdy temperatura powietrza osiąga temperaturę ciała. W tych warunkach ponad 100 cm3 potu na godzinę odparowuje w spoczynku, co pozwala na uwolnienie około 251,2 kJ na godzinę.

Odparowanie wody z powierzchni skóry i płuc zależy od wilgotności względnej powietrza. Zatrzymuje się w powietrzu nasyconym parą wodną. Dlatego przebywanie w wilgotnym, gorącym powietrzu, takim jak kąpiel, jest trudne do zniesienia. W wilgotnym powietrzu człowiek nie czuje się dobrze, nawet przy stosunkowo niskiej temperaturze otoczenia – przy 30°C. Odzież skórzano-gumowa jest źle tolerowana, ponieważ jest nieprzepuszczalna i uniemożliwia parowanie potu, więc pot gromadzi się pod taką odzieżą. Przy wysokiej temperaturze powietrza i pracy mięśni w odzieży skórzanej i gumowej wzrasta temperatura ciała.

Szczególnie niebezpieczne jest przegrzanie osoby w miejscu przesyconym parą wodną, ​​ponieważ w największym stopniu uniemożliwia pozbycie się nadmiaru ciepła w efektywny sposób- parowanie.

Wręcz przeciwnie, w suchym powietrzu człowiek stosunkowo łatwo toleruje znacznie wyższą temperaturę niż w wilgotnym powietrzu.

Ruch powietrza ma ogromne znaczenie dla zwiększenia wymiany ciepła przez promieniowanie cieplne, przewodzenie ciepła i parowanie. Zwiększenie prędkości ruchu powietrza zwiększa wymianę ciepła. W przeciągu i na wietrze dramatycznie wzrastają straty ciepła. Ale jeśli otaczające powietrze ma wysoką temperaturę i jest nasycone parą wodną, ​​ruch powietrza nie ochładza się. W konsekwencji termoregulację fizyczną zapewnia: 1) układ sercowo-naczyniowy, który warunkuje dopływ i odpływ krwi w naczyniach krwionośnych skóry, a w konsekwencji ilość ciepła oddanego przez skórę do otoczenia; 2) układ oddechowy, czyli zmiany w wentylacji płuc; 3) zmiana funkcji gruczołów potowych.

Przenikanie ciepła jest regulowane system nerwowy i przez hormony. Istotne znaczenie mają odruchy warunkowe na środowisko, w którym ciało było wielokrotnie ogrzewane lub chłodzone.

Zmiany funkcji układu sercowo-naczyniowego, oddychania i gruczołów potowych są odruchowo regulowane przez podrażnienie zewnętrznych narządów zmysłów, a zwłaszcza podrażnienie receptorów skóry przy zmianach temperatury otoczenia, a także podrażnienie zakończeń nerwowych narządów wewnętrznych przy wahaniach temperatury wewnątrz ciało. Fizjologiczne mechanizmy termoregulacji fizycznej są realizowane przez półkule mózgowe, międzymózgowie, rdzeń przedłużony i rdzeń kręgowy.

Przenikanie ciepła zmienia się, gdy wchodzą hormony, które zmieniają funkcje narządów zaangażowanych w fizyczną termoregulację.

Działalności człowieka towarzyszy ciągłe uwalnianie ciepła do środowiska. Jego wielkość zależy od stopnia obciążenia fizycznego i waha się od 85 (w spoczynku) do 500 W (podczas ciężkiej pracy). Aby procesy fizjologiczne w organizmie przebiegały normalnie, ciepło wytwarzane przez organizm musi być całkowicie odprowadzone do otoczenia.Naruszenie bilansu cieplnego może prowadzić do przegrzania lub wychłodzenia organizmu, a w konsekwencji do kalectwa, szybkie zmęczenie, utrata przytomności i śmierć cieplna.

Jednym z ważnych integralnych wskaźników stanu termicznego ciała jest średnia temperatura ciała około 36,5 ° C. Zależy to od stopnia naruszenia bilansu cieplnego i poziomu zużycia energii podczas wykonywania pracy fizycznej. Podczas wykonywania umiarkowanych i ciężkich prac przy wysokiej temperaturze powietrza może wzrosnąć od kilku dziesiątych stopnia do 1 ... 2 ° C. Najwyższa temperatura narządów wewnętrznych jaką człowiek może wytrzymać to 43°C, minimalna to 25°C.

Reżim temperaturowy skóry odgrywa główną rolę w przenoszeniu ciepła. Jego temperatura waha się w dość znacznych granicach, a pod ubraniem wynosi 30 ... 34 ° C. W niesprzyjających warunkach meteorologicznych w niektórych partiach ciała temperatura może spaść do 20°C, a czasem nawet niżej.

Normalny komfort cieplny występuje podczas wytwarzania ciepła Q TP osoba jest w pełni postrzegana przez otoczenie P DO, czyli kiedy następuje bilans cieplny Q TP = P DO. W takim przypadku temperatura narządów wewnętrznych pozostaje stała. Jeśli produkcja ciepła przez organizm nie może być całkowicie przekazana do środowiska ( Q TP > P DO), następuje wzrost temperatury narządów wewnętrznych i takie dobre samopoczucie cieplne charakteryzuje się pojęciem „gorąco”. W przypadku, gdy środowisko odbiera więcej ciepła niż jest ono odtwarzane przez człowieka ( Q TP < P DO), wtedy ciało się ochładza. Takie dobre samopoczucie cieplne charakteryzuje się pojęciem „zimna”.

Wymiana ciepła między człowiekiem a otoczeniem odbywa się na zasadzie konwekcji Qk w wyniku wypłukiwania ciała powietrzem, promieniowania do otaczających powierzchni oraz w procesie wymiany ciepła i masy Q l podczas odparowywania wilgoci naniesionej na powierzchnię skóry przez gruczoły potowe oraz podczas oddychania. Normalny dobrostan osoby jest realizowany z zastrzeżeniem równości:

Q TP = Qk +Q l +Q TM

Ilość ciepła wydzielanego przez ludzkie ciało w różny sposób zależy od tego czy innego parametru mikroklimatu. Tak, wielkość i kierunek konwekcyjny transfer ciepła osoby z otoczeniem determinuje przede wszystkim temperatura otoczenia, ciśnienie atmosferyczne, ruchliwość i wilgotność powietrza.

Promieniowanie ciepła następuje w kierunku otaczających człowieka powierzchni, które mają niższą temperaturę niż temperatura powierzchni odzieży i otwartych części ludzkiego ciała. Przy wysokich temperaturach otaczających powierzchni (powyżej 30 °C) przenoszenie ciepła przez promieniowanie ustaje całkowicie, a przy wyższych temperaturach przenoszenie ciepła przez promieniowanie przebiega w odwrotnym kierunku – od gorących powierzchni do człowieka.

Uwolnienie ciepła podczas odparowywania wilgoci naniesionej na powierzchnię skóry przez gruczoły potowe zależy od temperatury powietrza, intensywności wykonywanej pracy, prędkości otaczającego powietrza i jego wilgotności względnej.

Temperatura, prędkość, wilgotność względna i ciśnienie atmosferyczne otaczającego powietrza nazywane są parametrami mikroklimatu. Specyficzne środowisko produkcyjne charakteryzuje temperatura otaczających obiektów oraz intensywność aktywności fizycznej organizmu.

Głównymi parametrami zapewniającymi proces wymiany ciepła między człowiekiem a środowiskiem, jak pokazano powyżej, są wskaźniki mikroklimatu. W żywy na powierzchni Ziemi (poziom morza) znacznie się różnią. Tak więc temperatura otoczenia waha się od -88 do + 60 °С; mobilność w powietrzu - od 0 do 60 m/s; wilgotność względna - od 10 do 100% i ciśnienie atmosferyczne - od 680 do 810 mm Hg. Sztuka.

Wraz ze zmianą parametrów mikroklimatu zmienia się również samopoczucie cieplne człowieka. Warunki naruszające równowagę cieplną powodują reakcje w organizmie, które przyczyniają się do jego przywrócenia. Procesy regulacji wydzielania ciepła w celu utrzymania stałej temperatury ciała ludzkiego nazywane są termoregulacją. Pozwala utrzymać stałą temperaturę ciała. Termoregulacja odbywa się głównie na trzy sposoby: biochemicznie; zmieniając intensywność krążenia krwi i intensywność pocenia się.

Termoregulacja za pomocą środków biochemicznych, zwana termoregulacją chemiczną, polega na zmianie produkcji ciepła w organizmie poprzez regulację szybkości reakcji oksydacyjnych. Zmiana intensywności krążenia krwi i pocenia zmienia uwalnianie ciepła do otoczenia i dlatego nazywana jest termoregulacją fizyczną.

Termoregulacja organizmu odbywa się jednocześnie na wszystkie sposoby. Tak więc, wraz ze spadkiem temperatury powietrza, wzrostowi wymiany ciepła spowodowanemu wzrostem różnicy temperatur zapobiegają takie procesy, jak zmniejszenie wilgotności skóry, a zatem zmniejszenie wymiany ciepła przez parowanie, spadek temperatury skóry ze względu na zmniejszenie intensywności transportu krwi z narządów wewnętrznych, a jednocześnie spadek różnicy temperatur. Zostało eksperymentalnie ustalone, że optymalny metabolizm w organizmie i odpowiednio maksymalna wydajność aktywności mają miejsce, gdy składniki procesu wymiany ciepła mieszczą się w następujących granicach: Qk≈30 %; Q l≈ 50 %; Q TM≈ 20%. Taka równowaga charakteryzuje brak napięcia w systemie termoregulacji.

Parametry mikroklimatu mają bezpośredni wpływ na samopoczucie cieplne człowieka i jego wydajność. Ustalono, że przy temperaturze powietrza powyżej 25 ° C wydajność człowieka zaczyna spadać. Graniczna temperatura wdychanego powietrza, przy której człowiek jest w stanie oddychać przez kilka minut bez specjalne środki ochrona, około 116°C.

Tolerancja człowieka na temperaturę, a także jego wyczucie ciepła, w dużej mierze zależy od wilgotności i prędkości otaczającego powietrza. Im wyższa wilgotność względna, tym mniej potu odparowuje w jednostce czasu i tym szybciej organizm się przegrzewa. Wysoka wilgotność ma szczególnie niekorzystny wpływ na samopoczucie cieplne człowieka.<ос >30 ° C, ponieważ w tym przypadku prawie całe uwolnione ciepło jest oddawane do otoczenia podczas parowania potu. Wraz ze wzrostem wilgotności pot nie odparowuje, ale spływa kroplami z powierzchni skóry. Następuje tak zwany ulewny wypływ potu, wyczerpujący organizm i nie zapewniający niezbędnej wymiany ciepła. Wraz z potem organizm traci znaczną ilość soli mineralnych, pierwiastków śladowych i witamin rozpuszczalnych w wodzie. Na niekorzystne warunki utrata płynów może osiągnąć 8 ... 10 litrów na zmianę, a wraz z nią do 40 g soli kuchennej (łącznie około 140 g NaCl w organizmie). Straty powyżej 30 g NaCl są niezwykle niebezpieczne dla organizmu człowieka, ponieważ prowadzą do zaburzeń wydzielania żołądkowego, skurczów mięśni i drgawek. Kompensacja utraty wody w organizmie człowieka w wysokich temperaturach następuje na skutek rozpadu węglowodanów, tłuszczów i białek.

Aby przywrócić równowagę wodno-solną pracowników w gorących sklepach, punkty uzupełniania soli solnej (około 0,5% NaCl) gazowanej woda pitna w wysokości 4 ... 5 litrów na osobę na zmianę. W wielu fabrykach do tych celów stosuje się spożycie białka i witamin. gorący warunki klimatyczne zaleca się pić schłodzone woda pitna lub herbatę.

Długotrwałe narażenie na wysokie temperatury, szczególnie w połączeniu z wysoka wilgotność może prowadzić do znacznej akumulacji ciepła w organizmie i rozwoju przegrzania organizmu powyżej akceptowalny poziom- hipertermia - stan, w którym temperatura ciała wzrasta do 38 ... 39 ° C. W przypadku hipertermii i udaru cieplnego występują ból głowy przyspieszone są zawroty głowy, ogólne osłabienie, zaburzenia postrzegania kolorów, suchość w ustach, nudności, wymioty, obfite pocenie się, puls i oddech. W tym przypadku obserwuje się bladość, sinicę, rozszerzone źrenice, czasami drgawki, utratę przytomności.

w gorących sklepach przedsiębiorstwa przemysłowe większość procesów technologicznych odbywa się w temperaturach znacznie wyższych niż temperatura powietrza otoczenia. Ogrzane powierzchnie wypromieniowują w przestrzeń strumienie energii promieniowania, co może prowadzić do negatywnych konsekwencji. Promienie podczerwone mają głównie wpływ termiczny na organizm ludzki, podczas gdy dochodzi do naruszenia czynności układu sercowo-naczyniowego i nerwowego. Promienie mogą powodować oparzenia skóry i oczu. Najczęstszym i najpoważniejszym uszkodzeniem oka spowodowanym ekspozycją na promienie podczerwone jest zaćma oka.

Procesy produkcyjne realizowane w niska temperatura, duża ruchliwość i wilgotność powietrza, może powodować wychłodzenie, a nawet hipotermię organizmu - hipotermię. W początkowym okresie narażenia na umiarkowane zimno zmniejsza się częstotliwość oddychania, zwiększa się objętość inhalacji. Przy dłuższej ekspozycji na zimno oddychanie staje się nieregularne, wzrasta częstotliwość i objętość wdechu. Pojawienie się drżenia mięśni, w którym Praca na zewnątrz nie jest zakończony, a cała energia zamieniona na ciepło, może opóźnić o pewien czas spadek temperatury narządów wewnętrznych. Efektem działania niskich temperatur są obrażenia od zimna.

2. KONTROLA WSKAŹNIKÓW MIKROKLIMATU

Parametry normatywne mikroklimatu przemysłowego określa GOST 12.1.005-88, a także SanPiN 2.2.4.584-96.

Normy te regulowały parametry mikroklimatu w Obszar roboczy pomieszczenia produkcyjne: temperatura, wilgotność względna, prędkość powietrza w zależności od zdolności organizmu człowieka do aklimatyzacji w różnych porach roku, rodzaj ubioru, intensywność wykonywanej pracy oraz rodzaj wytwarzania ciepła w pomieszczeniu roboczym.

Tabela - Optymalne wskaźniki mikroklimatu na stanowiskach pracy obiektów przemysłowych

Okres roku		Temperatura powietrza, 0 C	Temperatura powierzchni, 0 С	Wilgotność względna, %	Prędkość powietrza, m/s
Przeziębienie	Ia (do 139)	22…24	21…25	60…40	0,1
	IIb (140…174)	21…23	20…24	60…40	0,1
	IIb (175…232)	19…21	18…22	60…40	0,2
	IIb (233…290)	17…19	16…20	60…40	0,2
	III (ponad 290)	16…18	15…19	60…40	0,3
Ciepły	Ia (do 139)	23…25	22…26	60…40	0,1
	Ib (140…174)	22…24	21…25	60…40	0,1
	IIa (175…232)	20…22	19…23	60…40	0,2
	IIb (233…290)	19…21	18…22	60…40	0,2
	III (ponad 290)	18…20)	17…21	60…40	0,3

Aby ocenić charakter ubioru i aklimatyzacji ciała w różnych porach roku, wprowadza się pojęcie okresu roku. Rozróżnij ciepłe i zimne pory roku. Ciepła pora roku charakteryzuje się średnią dobową temperaturą zewnętrzną +10 ° C i wyższą, zimny okres jest poniżej + 10 ° C.

Biorąc pod uwagę intensywność pracy, wszystkie rodzaje pracy, oparte na całkowitym zużyciu energii przez organizm, dzielą się na trzy kategorie: lekką, umiarkowaną i ciężką. Charakterystykę pomieszczeń przemysłowych według kategorii wykonywanej w nich pracy określa kategoria pracy wykonywanej przez połowę lub więcej pracowników w odpowiednim pomieszczeniu.

Do lekka praca(kategoria I) obejmuje prace wykonywane w pozycji siedzącej lub stojącej, niewymagające systematycznego stresu fizycznego (praca kontrolerów, w procesach precyzyjnego oprzyrządowania, praca biurowa itp.). Lekkie prace dzielą się na kategorię 1a (koszty energii do 139 W) i kategorię 16 (koszty energii 140 ... 174 W). Umiarkowana praca (kategoria II) obejmuje pracę przy zużyciu energii 175 ... 232 (kategoria Na) i 233 ... 290 W (kategoria 116). Kategoria H obejmuje prace związane z ciągłym chodzeniem, wykonywane w pozycji stojącej lub siedzącej, ale niewymagające przemieszczania ciężarów, kategoria Pb - prace związane z chodzeniem i przenoszeniem małych (do 10 kg) ciężarów (w montowniach maszyn, przy produkcji tekstyliów, obróbce drewna itp.). Ciężka praca (kategoria III) o energochłonności powyżej 290 W obejmuje pracę związaną z systematycznym obciążeniem fizycznym, w szczególności ciągłym ruchem, z dźwiganiem znacznych (powyżej 10 kg) ciężarów (w kuźniach, odlewniach z procesami ręcznymi, itp.) .

W obszarze roboczym zakładu produkcyjnego, zgodnie z GOST 12.1.005-88, można ustalić optymalne i dopuszczalne warunki mikroklimatyczne. Optymalne warunki mikroklimatyczne to takie połączenie parametrów mikroklimatycznych, które przy długotrwałym i systematycznym narażeniu człowieka daje poczucie komfortu cieplnego i stwarza warunki do wysokiej wydajności.

Dopuszczalne warunki mikroklimatyczne to takie kombinacje parametrów mikroklimatycznych, które przy długotrwałym i systematycznym narażeniu na człowieka mogą powodować napięcie w reakcjach termoregulacyjnych i które nie wykraczają poza granice fizjologicznych zdolności adaptacyjnych. Jednocześnie nie ma naruszeń stanu zdrowia, nie obserwuje się nieprzyjemnych odczuć ciepła, które pogarszają samopoczucie, i nie obserwuje się spadku zdolności do pracy.

Pomiary wskaźników mikroklimatu wykonywane są w obszarze roboczym na wysokości 1,5 m od posadzki, powtarzając je o różnych porach dnia i roku, w różnych okresach procesu technologicznego. Zmierz temperaturę, wilgotność względną i prędkość powietrza.

Do pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza stosuje się psychrometr aspiracyjny Asmana (ryc. 2). Składa się z dwóch termometrów. Jeden z nich posiada zbiornik na rtęć pokryty ściereczką zwilżoną pipetą. Termometr suchy wskazuje temperaturę powietrza. Odczyty termometru mokrego zależą od wilgotności względnej powietrza: jego temperatura jest tym niższa, tym niższa wilgotność względna, ponieważ wraz ze spadkiem wilgotności wzrasta szybkość parowania wody z nawilżonej tkanki i powierzchnia zbiornik chłodzi się intensywniej.

W celu wykluczenia wpływu ruchliwości powietrza w pomieszczeniu na odczyty termometru mokrego (ruch powietrza zwiększa szybkość parowania wody z powierzchni zwilżonej tkanki, co prowadzi do dodatkowego chłodzenia cylindra rtęciowego z odpowiednim niedoszacowaniem zmierzonej wartości wilgotności w porównaniu z jej wartością rzeczywistą), oba termometry umieszczone są w metalowych rurkach ochronnych. W celu poprawy dokładności i stabilności odczytów urządzenia w procesie pomiaru temperatury termometrami suchymi i mokrymi, przez obie rurki przepuszczane są stałe strumienie powietrza, tworzone przez wentylator umieszczony w górnej części urządzenia.

Przed pomiarem woda jest pobierana do specjalnej pipety, a jej powłoka z tkaniny zwilżana jest wilgotnym termometrem. W tym przypadku urządzenie jest trzymane pionowo, a następnie mechanizm zegara jest napinany i instalowany (zawieszony lub trzymany w dłoni) w punkcie pomiarowym.

Po 3 ... 5 minutach odczyty termometrów suchych i mokrych są ustawiane na określonych poziomach, zgodnie z którymi za pomocą specjalnych tabel obliczana jest wilgotność względna powietrza.

Prędkość ruchu powietrza mierzy się za pomocą anemometrów (ryc. 2.7). Przy prędkościach powietrza powyżej 1 m/s stosowane są anemometry skrzydełkowe lub kubkowe, przy niższych – anemometry z gorącym drutem.

Zasada działania anemometrów wiatraczkowych i czaszowych jest mechaniczna. Pod wpływem siły aerodynamicznej poruszającego się strumienia powietrza wirnik urządzenia z zamocowanymi na nim skrzydłami (płytami) zaczyna obracać się z prędkością, której wartość odpowiada prędkości nadchodzącego strumienia. Poprzez system kół zębatych oś jest połączona z ruchomymi strzałkami. Środkowa wskazówka pokazuje jednostki i dziesiątki, wskazówki małych tarcz pokazują setki i tysiące dywizji. Za pomocą dźwigni umieszczonej z boku oś można odłączyć od przekładni lub podłączyć.

Przed pomiarem odczyty tarcz są rejestrowane przy wyłączonej osi. Urządzenie jest instalowane w punkcie pomiarowym, a oś z przymocowanymi do niej skrzydłami zaczyna się obracać. Stoper odmierza czas i włącza urządzenie. Po 1 min, przesuwając dźwignię, oś jest wyłączana i odczyty są ponownie rejestrowane. Różnica w odczytach urządzenia jest dzielona przez 60 (liczba sekund na minutę), aby określić prędkość obrotu strzałki - liczbę działek, które mija w ciągu 1 sekundy. Na podstawie znalezionej wartości, korzystając z dołączonego do urządzenia wykresu, określa się prędkość ruchu powietrza na sekundę.

Do pomiaru niskich prędkości powietrza stosuje się anemometr z gorącym drutem, który pozwala również określić temperaturę powietrza. Zasada pomiaru opiera się na zmianie rezystancji elektrycznej czułego elementu urządzenia wraz ze zmianami temperatury i prędkości powietrza. Na podstawie wielkości prądu elektrycznego mierzonego przez galwanometr prędkość przepływu powietrza określa się za pomocą tabel

LITERATURA

Denisenko G.F. Bezpieczeństwo i higiena pracy: Instruktaż. - M.: Szkoła podyplomowa, 1995. .


Druzhinin V.F., Motywacja działania w sytuacje awaryjne, M., 1996.


1. Zhidetsky V.Ts., Dzhigirey V.S., Melnikov A.V. Podstawy ochrony pracy. Podręcznik - wyd. 2, uzupełnione. - Petersburg: Afisha, 2000.
   Znaczenie środowiska dla życia człowieka Środowisko życia i jego wpływ na zdrowie człowieka BENZ-A-PYRENE. PRZYCZYNY WYGLĄDU W ŚRODOWISKU I ŻYWNOŚCI

   2014-05-14

Temperatura ciała człowieka jest utrzymywana na określonym poziomie, niezależnie od temperatury otoczenia. Utrzymanie stałej temperatury zapewnia regulacja wytwarzania i wymiany ciepła. Powstawanie ciepła w ciele zachodzi w sposób ciągły we wszystkich narządach w wyniku utleniania składników odżywczych. W mięśniach powstaje duża ilość ciepła, zwłaszcza podczas pracy fizycznej. Istnieje bezpośredni związek między metabolizmem a wytwarzaniem ciepła: wzrostowi metabolizmu towarzyszy wzrost wytwarzania ciepła i odwrotnie, wraz ze spadkiem metabolizmu zmniejsza się wytwarzanie ciepła. Regulacja wytwarzania ciepła sprowadza się do zmiany metabolizmu. Tak więc wraz ze spadkiem temperatury otoczenia wzrasta metabolizm substancji, a w konsekwencji powstawanie ciepła. dobry przykład taką zależnością jest drżenie mięśni, gdy ciało jest chłodzone. Podrażnienie odpowiednich receptorów skóry przez zimno powoduje odruchowy skurcz mięśni, któremu towarzyszy wzrost ich metabolizmu i wzrost tworzenia ciepła.

Równolegle z wytwarzaniem ciepła zachodzi proces wymiany ciepła. Przepływająca przez narządy krew nagrzewa się, a następnie oddaje nadmiar ciepła do otoczenia. Przenoszenie ciepła odbywa się głównie przez skórę poprzez promieniowanie i przewodzenie ciepła, a także przez parowanie potu. Część ciepła oddawana jest wraz z wydychanym powietrzem, moczem i kałem. Promieniowanie i przewodzenie ciepła przez skórę występują tylko wtedy, gdy temperatura otoczenia jest niższa niż temperatura ciała. Przy wysokich temperaturach powietrze wydziela się głównie lub wyłącznie w wyniku pocenia się. Regulacja wymiany ciepła opiera się w dużej mierze na zmianach objętości krwi przepływającej przez naczynia skóry oraz na intensywności pocenia się. Tak więc wraz z rozszerzeniem naczyń skórnych i zwiększonym przepływem krwi zwiększa się przenoszenie ciepła, a wraz z ich zwężeniem i zmniejszeniem przepływu krwi zmniejsza się.

Proces wytwarzania i wymiany ciepła jest regulowany przez układ nerwowy. Na procesy te wpływa ośrodek termoregulacji („ośrodek termiczny”), zlokalizowany w środkowej części mózgu. W eksperymentach na zwierzętach ustalono, że mechaniczna (nakłucie specjalną igłą) lub elektryczna stymulacja tego obszaru mózgu powoduje wzrost temperatury ciała.

Normalnie pobudzenie ośrodka cieplnego następuje w wyniku podrażnienia receptorów temperatury skóry i pod wpływem temperatury krwi płynącej do ośrodka. Na przykład, gdy receptory skóry są podrażnione przez zimno, powstające w nich impulsy są przekazywane do centrum termoregulacji. Jednocześnie temperatura krwi otaczającej ośrodek termiczny może się nieco zmienić. W odpowiedzi na te podrażnienia ośrodek termiczny wywiera dwa rodzaje oddziaływania: wzmożoną przemianę materii w tkankach, co zwiększa produkcję ciepła, oraz zwężenie naczyń krwionośnych skóry, co prowadzi do zmniejszenia aktywnego przekazywania ciepła. Dzięki temu nie dochodzi do schładzania organizmu.

W ciele zdrowej osoby istnieje równowaga między wytwarzaniem ciepła a utratą ciepła: tyle ciepła jest uwalniane do środowiska, ile jest generowane. Dzięki tej zgodności wytwarzania ciepła i wymiany ciepła temperatura ciała jest utrzymywana na tym samym poziomie.

Średnia temperatura ciała zdrowej osoby mierzona pod pachą waha się w granicach 36,5 - 36,9°. U niemowląt określa się temperaturę ciała w odbytnicy (37 - 37,5°). W ciągu dnia występują niewielkie wahania temperatury, które mają określony wzór. Najniższą temperaturę obserwuje się od 4 do 6 godzin, najwyższą - od 16 do 18 godzin. Na podstawie pomiarów temperatury o różnych porach dnia można sporządzić dzienną krzywą temperatury.

Wielu chorobom towarzyszy wzrost temperatury ciała, co tłumaczy się naruszeniem termoregulacji. Wzrost temperatury ciała powyżej 41 ° zagraża organizmowi, ponieważ procesy życiowe są zakłócone (są one możliwe tylko w określonych granicach temperatury). W wysokiej temperaturze ciała obserwuje się gwałtowny wzrost metabolizmu: następuje zwiększony rozkład własnych białek organizmu (ujemny bilans azotowy), wzrost częstości akcji serca i związany z tym wzrost ciśnienia krwi, częstsze oddychanie itp. Podczas intensywnej pracy mięśniowej, zwłaszcza w warunkach wysokiej temperatury powietrza, obserwuje się wzrost temperatury ciała. W takim przypadku osoba może doświadczyć udaru cieplnego.

W niektórych przypadkach, na przykład przy długotrwałym chłodzeniu, temperatura ciała jest niższa niż normalnie. Spadek temperatury ciała (hipotermia) jest czasami sztucznie powodowany podczas interwencji chirurgicznych (na przykład podczas operacji serca). Prowadzi to do zmniejszenia metabolizmu w organizmie i zmniejszenia zapotrzebowania tkanek na tlen. W takich warunkach tkanki dłużej tolerują brak tlenu we krwi.