Η παραγωγή θερμότητας, ή η παραγωγή θερμότητας, καθορίζεται από την ένταση του μεταβολισμού. Η ρύθμιση της παραγωγής θερμότητας μέσω της αύξησης ή της μείωσης του μεταβολισμού αναφέρεται ως χημική θερμορύθμιση.
Η θερμότητα που παράγεται από το σώμα αποδίδεται συνεχώς στο εξωτερικό περιβάλλον που το περιβάλλει. Αν δεν υπήρχε μεταφορά θερμότητας, το σώμα θα πέθαινε από υπερθέρμανση. Η μεταφορά θερμότητας μπορεί να αυξηθεί και να μειωθεί. Η ρύθμιση της μεταφοράς θερμότητας με την αλλαγή των φυσιολογικών λειτουργιών που την εκτελούν αναφέρεται ως φυσική θερμορύθμιση.
Η ποσότητα της θερμότητας που παράγεται στο σώμα εξαρτάται από το επίπεδο του μεταβολισμού στα όργανα, το οποίο καθορίζεται από την τροφική λειτουργία του νευρικού συστήματος. Nai μεγάλη ποσότηταθερμότητα παράγεται σε όργανα με έντονο μεταβολισμό - στους σκελετικούς μύες και στους αδένες, κυρίως στο ήπαρ και τα νεφρά. Η μικρότερη ποσότητα θερμότητας απελευθερώνεται στα οστά, τους χόνδρους και τον συνδετικό ιστό.
Όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει περιβάλλονΗ παραγωγή θερμότητας μειώνεται, και όταν μειώνεται, αυξάνεται. Κατά συνέπεια, υπάρχει μια αντιστρόφως ανάλογη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος και της παραγωγής θερμότητας. Το καλοκαίρι, η παραγωγή θερμότητας μειώνεται και το χειμώνα αυξάνεται.
Η σχέση μεταξύ παραγωγής θερμότητας και απώλειας θερμότητας εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Σε περιβάλλον 15-25°C, η παραγωγή θερμότητας σε κατάσταση ηρεμίας στα ρούχα είναι στο ίδιο επίπεδο και εξισορροπείται από τη μεταφορά θερμότητας (ζώνη αδιαφορίας). Όταν η θερμοκρασία του μέσου είναι κάτω από 15°C, υπό τις ίδιες συνθήκες, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται στους 0°C και σταδιακά μειώνεται στους 15°C (κατώτερη ζώνη αυξημένης ανταλλαγής). Εάν η θερμοκρασία του μέσου είναι 25-35°C, ο μεταβολισμός μειώνεται κάπως (ζώνη μειωμένου μεταβολισμού) και διατηρείται η θερμορύθμιση. Με αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος πάνω από 35 ° C, εμφανίζεται παραβίαση της θερμορύθμισης, αυξάνεται ο μεταβολισμός και η θερμοκρασία του σώματος (άνω ζώνη αυξημένου μεταβολισμού, ζώνη υπερθέρμανσης). Κατά συνέπεια, μια αύξηση της θερμοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος ή η θέρμανση του σώματος μειώνει την παραγωγή θερμότητας μόνο σε ένα ορισμένο επίπεδο σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος. Αυτή η θερμοκρασία ονομάζεται κρίσιμη, αφού η περαιτέρω αύξησή της δεν οδηγεί σε μείωση, αλλά σε αύξηση της παραγωγής θερμότητας και αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος. Με τον ίδιο τρόπο, κατά την ψύξη, υπάρχει μια κρίσιμη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, κάτω από την οποία η παραγωγή θερμότητας αρχίζει να μειώνεται.
Με την ανάπαυση των μυών, η αύξηση της παραγωγής θερμότητας κατά την ψύξη του σώματος είναι ασήμαντη.
Ιδιαίτερα σημαντική αύξηση της παραγωγής θερμότητας σε χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος παρατηρείται κατά το τρέμουλο και την εργασία των μυών. Ακανόνιστες, μικρές μυϊκές συσπάσεις - τρέμουλο και αυξημένες κινήσεις που κάνει ένα άτομο στο κρύο για να ζεσταθεί και να απαλλαγεί από ρίγη ή ρίγη, αυξάνει τις τροφικές λειτουργίες, αυξάνει σημαντικά τον μεταβολισμό και την παραγωγή θερμότητας. Η παραγωγή θερμότητας είναι κάπως αυξημένη, και με το χτύπημα της χήνας, η σύσπαση των μυών των τριχοθυλακίων.
Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το περπάτημα αυξάνει την παραγωγή θερμότητας κατά σχεδόν 2 φορές και το γρήγορο τρέξιμο - κατά 4-5 φορές, η θερμοκρασία του σώματος μπορεί να αυξηθεί κατά αρκετά δέκατα του βαθμού και η αύξηση της θερμοκρασίας κατά την εργασία επιταχύνει τις οξειδωτικές διεργασίες και ως εκ τούτου συμβάλλει στην οξείδωση των προϊόντων διάσπασης πρωτεϊνών. Ωστόσο, με παρατεταμένη εντατική εργασία σε θερμοκρασία περιβάλλοντος πάνω από 25 ° C, η θερμοκρασία του σώματος μπορεί να αυξηθεί κατά 1-1,5 ° C, γεγονός που προκαλεί ήδη αλλαγές και διαταραχές στη ζωή. Όταν κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος, η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται σε περισσότερο από 39 ° C, μπορεί να συμβεί θερμοπληξία. Οι μύες αντιπροσωπεύουν το 65-75% της παραγωγής θερμότητας και κατά την εντατική εργασία ακόμη και το 90%.
Η υπόλοιπη θερμότητα παράγεται στα αδενικά όργανα, κυρίως στο ήπαρ.
Το σώμα σε ηρεμία χάνει συνεχώς θερμότητα: 1) με ακτινοβολία θερμότητας ή μεταφορά θερμότητας από το δέρμα στον περιβάλλοντα αέρα. 2) αγωγιμότητα θερμότητας ή άμεση μεταφορά θερμότητας σε εκείνα τα αντικείμενα που έρχονται σε επαφή με το δέρμα. 3) εξάτμιση από την επιφάνεια του δέρματος και των πνευμόνων.
Σε κατάσταση ηρεμίας, το 70-80% της θερμότητας εκπέμπεται στο περιβάλλον από το δέρμα μέσω της ακτινοβολίας και της αγωγιμότητας της θερμότητας και περίπου το 20% από την εξάτμιση του νερού στο δέρμα (ιδρώτας) και στους πνεύμονες. Η μεταφορά θερμότητας με τη θέρμανση του εκπνεόμενου αέρα, των ούρων και των κοπράνων είναι αμελητέα, είναι 1,5-3% της συνολικής μεταφοράς θερμότητας.
Κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας, η μεταφορά θερμότητας με εξάτμιση αυξάνεται απότομα (στον άνθρωπο, κυρίως με εφίδρωση), φτάνοντας έως και το 90% της συνολικής ημερήσιας παραγωγής θερμότητας.
Η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία θερμότητας και αγωγιμότητα εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του δέρματος και του περιβάλλοντος. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του δέρματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η μεταφορά θερμότητας με αυτούς τους τρόπους. Η θερμοκρασία του δέρματος εξαρτάται από τη ροή του αίματος σε αυτό. Με αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, των αρτηριδίων και των τριχοειδών αγγείων του δέρματος. Επειδή όμως η διαφορά στη θερμοκρασία του δέρματος μειώνεται, η απόλυτη τιμή της μεταφοράς θερμότητας σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος είναι μικρότερη από ό,τι σε χαμηλές.
Όταν η θερμοκρασία του δέρματος συγκρίνεται με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, η μεταφορά θερμότητας σταματά. Με περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, το δέρμα όχι μόνο δεν χάνει θερμότητα, αλλά θερμαίνεται και το ίδιο. Σε αυτή την περίπτωση, η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία θερμότητας και αγωγιμότητα θερμότητας απουσιάζει και διατηρείται μόνο η μεταφορά θερμότητας με εξάτμιση.
Αντίθετα, στο κρύο, τα αρτηρίδια και τα τριχοειδή του δέρματος στενεύουν, το δέρμα γίνεται χλωμό, η ποσότητα του αίματος που ρέει μέσω του σκύλου μειώνεται, η θερμοκρασία του δέρματος μειώνεται, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του δέρματος και του περιβάλλοντος εξομαλύνεται, και η μεταφορά θερμότητας μειώνεται.
Ένα άτομο μειώνει τη μεταφορά θερμότητας με τεχνητά καλύμματα (λινά, ρούχα κ.λπ.). Όσο περισσότερος αέρας σε αυτά τα καλύμματα, τόσο πιο εύκολο είναι να συγκρατηθεί η θερμότητα.
Ρύθμιση της μεταφοράς θερμότητας με εξάτμιση του νερού παίζει μεγάλο ρόλο, ειδικά κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας και σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Όταν 1 dm 3 νερού εξατμίζεται από την επιφάνεια του δέρματος ή των βλεννογόνων, το σώμα χάνει 2428,4 kJ.
Η απώλεια νερού από το δέρμα συμβαίνει λόγω της διείσδυσης νερού από τους εν τω βάθει ιστούς στην επιφάνεια του δέρματος και κυρίως λόγω της λειτουργίας των ιδρωτοποιών αδένων. Σε μια μέση θερμοκρασία περιβάλλοντος, ένας ενήλικας χάνει καθημερινά 1674,8-2093,5 kJ με εξάτμιση από το δέρμα.
Σε σχέση με την απότομη αύξηση της εφίδρωσης με την αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας, η μεταφορά θερμότητας αυξάνεται επίσης σημαντικά, αν και δεν εξατμίζεται όλος ο ιδρώτας.
Οι μεγάλες απώλειες από τον ιδρώτα συνοδεύονται από απώλεια μεγάλων ποσοτήτων μεταλλικών αλάτων, αφού η περιεκτικότητα μόνο του επιτραπέζιου αλατιού στον ιδρώτα είναι 0,3-0,6%. Με την απώλεια 5-10dm 3 ιδρώτα χάνονται 25-30 γραμμάρια αλατιού. Επομένως, εάν η δίψα που προκύπτει από την έντονη εφίδρωση ικανοποιηθεί με νερό, τότε εμφανίζονται σοβαρές διαταραχές λόγω απώλειας σημαντικών ποσοτήτων αλάτων (σπασμοί κ.λπ.). Ήδη με την απώλεια 2 dm 3 ιδρώτα, προκύπτει ανεπάρκεια αλάτων στον οργανισμό. Αυτές οι απώλειες αναπληρώνονται με πόσιμο νερό που περιέχει 0,5-0,6% επιτραπέζιο αλάτι, το οποίο συνιστάται να πίνετε με άφθονη παρατεταμένη εφίδρωση.
Η εξάτμιση του νερού γίνεται συνεχώς από την επιφάνεια των πνευμόνων. Ο εκπνεόμενος αέρας είναι 95-98% κορεσμένος με υδρατμούς και επομένως όσο πιο ξηρός είναι ο εισπνεόμενος αέρας, τόσο περισσότερη θερμότητα εκπέμπεται από την εξάτμιση από τους πνεύμονες. Υπό κανονικές συνθήκες, οι πνεύμονες εξατμίζουν 300-400 cm 3 νερού καθημερινά, που αντιστοιχεί σε 732,7-962,9 kJ. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η αναπνοή επιταχύνεται και στο κρύο γίνεται σπάνια. Η εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια του δέρματος και των πνευμόνων γίνεται ο μόνος τρόπος μεταφοράς θερμότητας όταν η θερμοκρασία του αέρα φτάσει στη θερμοκρασία του σώματος. Υπό αυτές τις συνθήκες, περισσότερα από 100 cm 3 ιδρώτα την ώρα εξατμίζονται σε κατάσταση ηρεμίας, γεγονός που καθιστά δυνατή την απελευθέρωση περίπου 251,2 kJ την ώρα.
Η εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια του δέρματος και των πνευμόνων εξαρτάται από τη σχετική υγρασία του αέρα. Σταματά στον αέρα που είναι κορεσμένος με υδρατμούς. Επομένως, η παραμονή σε υγρό ζεστό αέρα, όπως ένα μπάνιο, είναι δύσκολο να αντέξει. Σε υγρό αέρα, ένα άτομο δεν αισθάνεται καλά, ακόμη και σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος - στους 30 ° C. Τα ρούχα από δέρμα και καουτσούκ είναι ελάχιστα ανεκτά, καθώς είναι αδιαπέραστα και καθιστούν αδύνατη την εξάτμιση του ιδρώτα, επομένως ο ιδρώτας συσσωρεύεται κάτω από τέτοια ρούχα. Με υψηλή θερμοκρασία αέρα και μυϊκή εργασία σε δερμάτινα και ελαστικά ρούχα, η θερμοκρασία του σώματος ενός ατόμου αυξάνεται.
Η υπερθέρμανση ενός ατόμου σε ένα μέρος κορεσμένο με υδρατμούς είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο, καθώς καθιστά αδύνατη την απαλλαγή από την υπερβολική θερμότητα με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο - την εξάτμιση.
Αντίθετα, σε ξηρό αέρα, ένα άτομο ανέχεται σχετικά εύκολα μια σημαντικά υψηλότερη θερμοκρασία από ότι στον υγρό αέρα.
Η κίνηση του αέρα είναι μεγάλης σημασίας για την αύξηση της μεταφοράς θερμότητας με ακτινοβολία θερμότητας, αγωγιμότητα θερμότητας και εξάτμιση. Η αύξηση της ταχύτητας της κίνησης του αέρα αυξάνει τη μεταφορά θερμότητας. Σε βύθισμα και στον άνεμο, η απώλεια θερμότητας αυξάνεται δραματικά. Αν όμως ο περιβάλλοντας αέρας έχει υψηλή θερμοκρασία και είναι κορεσμένος με υδρατμούς, τότε η κίνηση του αέρα δεν ψύχεται. Κατά συνέπεια, η φυσική θερμορύθμιση παρέχεται από: 1) το καρδιαγγειακό σύστημα, το οποίο καθορίζει την εισροή και εκροή αίματος στα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος και, κατά συνέπεια, την ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από το δέρμα στο περιβάλλον. 2) το αναπνευστικό σύστημα, δηλαδή αλλαγές στον αερισμό των πνευμόνων. 3) αλλαγή στη λειτουργία των ιδρωτοποιών αδένων.
Η μεταφορά θερμότητας ρυθμίζεται από το νευρικό σύστημα και μέσω των ορμονών. Τα ρυθμισμένα αντανακλαστικά σε ένα περιβάλλον στο οποίο το σώμα θερμάνθηκε ή ψύχθηκε επανειλημμένα είναι ουσιαστικής σημασίας.
Οι αλλαγές στις λειτουργίες του καρδιαγγειακού συστήματος, της αναπνοής και των ιδρωτοποιών αδένων ρυθμίζονται αντανακλαστικά από τον ερεθισμό των εξωτερικών αισθητηρίων οργάνων και ιδιαίτερα από τον ερεθισμό των υποδοχέων του δέρματος με αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, καθώς και από τον ερεθισμό των νευρικών απολήξεων των εσωτερικών οργάνων με διακυμάνσεις θερμοκρασίας στο εσωτερικό το σώμα. Οι φυσιολογικοί μηχανισμοί της φυσικής θερμορύθμισης πραγματοποιούνται από τα εγκεφαλικά ημισφαίρια, τον διεγκέφαλο, τον προμήκη μυελό και τον νωτιαίο μυελό.
Η μεταφορά θερμότητας αλλάζει όταν εισέρχονται ορμόνες, οι οποίες αλλάζουν τις λειτουργίες των οργάνων που εμπλέκονται στη φυσική θερμορύθμιση.
10 Αυγούστου 2017Κυριολεκτικά τις προάλλες, ενώ βρισκόταν ξαπλωμένος με θερμοκρασία, αναρωτήθηκε όχι μόνο την ερώτηση, αλλά και, για παράδειγμα, γιατί, κατά τη διάρκεια μιας ασθένειας, ένας άνθρωπος ρίχνει είτε στη ζέστη είτε στο κρύο.
Έχοντας εμβαθύνει σε αυτό το ερώτημα, έμαθα πολλά νέα πράγματα για τον εαυτό μου ...
Οι χημικές αντιδράσεις σε όλο το σώμα παράγουν θερμότητα όταν τα τρόφιμα διασπώνται. Το αίμα μεταφέρει αυτή τη θερμότητα και θρέφει τα κύτταρα του σώματος στην πορεία, λαμβάνοντας προϊόντα αποσύνθεσης και τοξίνες που καθαρίζονται στα νεφρά και το συκώτι.
Ολα χημικές αντιδράσειςστο σώμα (μέχρι την κατάθλιψη) εκπέμπουν θερμότητα. Το αίμα θερμαίνεται με την απελευθέρωση αυτής της θερμότητας, και αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη θέρμανση ολόκληρου του σώματος σε θερμοκρασία 36,6°C. Όμως, όταν ένα άτομο είναι άρρωστο, η ένταση των χημικών αντιδράσεων στο σώμα αυξάνεται, καθώς το σώμα καταπολεμά τη μόλυνση (επιβλαβή βακτήρια) και η θερμοκρασία αυξάνεται.
Οι ενεργειακές διεργασίες λαμβάνουν χώρα σε κάθε κύτταρο του σώματος, δηλαδή δεν υπάρχει ξεχωριστό θερμαντικό όργανο στο σώμα. Στα αιμοσφαίρια πραγματοποιούνται επίσης διεργασίες με την απελευθέρωση θερμότητας.
Το αίμα θερμαίνεται, κυκλοφορεί στα όργανα και τους ιστούς του ανθρώπινου σώματος. Και το ανθρώπινο σώμα θερμαίνεται λόγω των συνεχιζόμενων εξώθερμων αντιδράσεων σε αυτά. Αυτές οι αντιδράσεις συμβαίνουν σε όλα τα όργανα και τους ιστούς, αλλά όχι εξίσου έντονες.
Σε ιστούς και όργανα που εκτελούν ενεργή εργασία - σε μυϊκό ιστό, ήπαρ, νεφρά, απελευθερώνεται περισσότερη θερμότητα από ό, τι σε λιγότερο ενεργά - συνδετικός ιστός, οστά, χόνδροι.
Έτσι, το συκώτι, που βρίσκεται βαθιά μέσα στο σώμα και δίνει μεγαλύτερη παραγωγή θερμότητας, έχει υψηλότερη και σταθερή θερμοκρασία στον άνθρωπο (37,8-38 ° C) σε σύγκριση με το δέρμα, η θερμοκρασία του οποίου είναι πολύ χαμηλότερη (σε περιοχές που καλύπτονται με ρούχα 29,5 -33 9 °C) και εξαρτάται περισσότερο από το περιβάλλον. Έτσι το συκώτι μπορεί δικαίως να θεωρηθεί το πιο καυτό όργανο.
Το αίμα που κυκλοφορεί στους ιστούς θερμαίνεται στους ενεργούς ιστούς (με αποτέλεσμα να τους ψύχει) και ψύχεται στο δέρμα (ταυτόχρονα θερμαίνεται). Αυτό είναι μεταφορά θερμότητας.
Ένα άτομο θερμαίνεται από μια χημική αντίδραση οξείδωσης της γλυκόζης από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο στα κύτταρα του σώματος. Και το αίμα μεταφέρει μόνο τη θερμότητα λίγο πολύ ομοιόμορφα σε όλο το σώμα. Και η θερμοκρασία του σώματος διατηρείται σταθερή λόγω της μεταφοράς θερμότητας: η θερμότητα χάνεται με θερμό εκπνεόμενο αέρα, μέσω της επιφάνειας ολόκληρου του σώματος - στον αέρα, κατά την εξάτμιση του ιδρώτα.
Ένα ειδικό σύστημα θερμορύθμισης διασφαλίζει ότι υπάρχει ισορροπία κέρδους θερμότητας και απώλειας θερμότητας.
Εάν η θερμοκρασία του σώματος είναι κάτω από 36-37 βαθμούς, τότε οι ζωτικές διεργασίες θα αρχίσουν να επιβραδύνονται, αν είναι πάνω από 40, τότε η πρωτεΐνη θα αρχίσει να πήζει (με κρέας λουσμένο με βραστό νερό, είδατε τι συμβαίνει;). Ο υποθάλαμος είναι υπεύθυνος για τη θερμορύθμιση (αυτό είναι στον εγκέφαλο), είναι σαν θερμοστάτης.
Η πηγή θερμότητας στο σώμα είναι όλοι οι ιστοί. Το αίμα, που ρέει μέσω των ιστών, θερμαίνεται. Το συκώτι και οι σκελετικοί μύες εκπέμπουν περισσότερη θερμότητα στο αίμα από άλλα όργανα. Η αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος προκαλεί αντανακλαστική μείωση του μεταβολισμού, επομένως η παραγωγή θερμότητας στο σώμα μειώνεται. Η μείωση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος προκαλεί αντανακλαστική αύξηση του μεταβολισμού και αυξημένη παραγωγή θερμότητας. Η παραγωγή θερμότητας ενισχύεται επίσης από τη μυϊκή δραστηριότητα. Η ακούσια μυϊκή σύσπαση (ρίγος) είναι η κύρια μορφή αυξημένης παραγωγής θερμότητας.
Η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους:
- Με αγωγή - ο αέρας θερμαίνεται, τα γύρω αντικείμενα έρχονται σε επαφή με τη θερμότητα.
- Με ακτινοβολία - ένα θερμαινόμενο σώμα εκπέμπει θερμότητα (με τη μορφή υπέρυθρων ακτίνων).
- Με εξάτμιση - το νερό και ο ιδρώτας εξατμίζονται από την επιφάνεια του δέρματος.
Η ρύθμιση της σταθερότητας της θερμοκρασίας του σώματος πραγματοποιείται με νευροχυμικό τρόπο.
Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας περιβάλλοντος γίνονται αντιληπτές από ειδικούς υποδοχείς - θερμοϋποδοχείς. Υπάρχουν πολλά από αυτά στο δέρμα, στο στοματικό βλεννογόνο, στην ανώτερη αναπνευστική οδό. Οι θερμοϋποδοχείς του δέρματος είναι πολύ ευαίσθητοι στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Σε αυτά προκύπτουν νευρικές ώσεις, οι οποίες ταξιδεύουν κατά μήκος των προσαγωγών (κεντρομόλου) νευρικών ινών προς το νωτιαίο μυελό. Μέσω των οδών αγωγιμότητας, η νευρική ώθηση φτάνει στον θάλαμο, τον υποθάλαμο και τον εγκεφαλικό φλοιό.
Το θερμορρυθμιστικό κέντρο βρίσκεται στον υποθάλαμο. Οι νευρώνες του υποθαλάμου διεγείρονται υπό την επίδραση των νευρικών ερεθισμάτων που λαμβάνονται από τους θερμοϋποδοχείς. Από το κέντρο της θερμορύθμισης, οι νευρικές ώσεις κατά μήκος των απαγωγών (φυγόκεντρων) νευρικών ινών θα πάνε στους μύες, στα αιμοφόρα αγγεία (στένοντας ή διαστέλλοντας τα αγγεία του δέρματος), στους ιδρωτοποιούς αδένες.
Ρύθμιση του χιούμορ (ορμονική)
- Οι ορμόνες του θυρεοειδούς αδένα, των επινεφριδίων και του παγκρέατος ενισχύουν τις οξειδωτικές διεργασίες, δηλ. αυξάνει το μεταβολισμό και τη θερμοκρασία του σώματος.
- Η υπόφυση αναστέλλει την έκκριση θυρεοειδικών ορμονών, δηλ. μειώνει το μεταβολισμό και τη θερμοκρασία του σώματος.
Η θερμοκρασία του σώματος κάθε ατόμου κυμαίνεται σε ένα μικρό εύρος κατά τη διάρκεια της ημέρας, παραμένοντας στο εύρος από 35,5 έως 37,0 ° C για υγιές άτομο. Ακολουθώντας τον ημερήσιο ρυθμό, η χαμηλότερη θερμοκρασία σώματος παρατηρείται το πρωί, γύρω στις 6 η ώρα, και η μέγιστη τιμή επιτυγχάνεται το βράδυ.
Όπως πολλοί άλλοι βιορυθμοί, η θερμοκρασία ακολουθεί τον ημερήσιο κύκλο του Ήλιου, όχι το επίπεδο δραστηριότητάς μας. Οι άνθρωποι που εργάζονται τη νύχτα και κοιμούνται τη μέρα εμφανίζουν τον ίδιο κύκλο θερμοκρασίας με όλους τους άλλους.
Θερμοκρασία κάτω από 35°C υποδηλώνει σοβαρή ασθένεια (συνήθως αποτέλεσμα έκθεσης σε ακτινοβολία). Τα θύματα της υποθερμίας πέφτουν σε λήθαργο εάν η θερμοκρασία του σώματός τους πέσει κάτω από 32,2°C, τα περισσότερα λιποθυμούν στους 29,5°C και πεθαίνουν κάτω από τους 26,5°C. Το ρεκόρ επιβίωσης σε συνθήκες υποθερμίας είναι 14,2 ° C και σε πειραματικές μελέτες - 8,8 ° C.
Η θερμοκρασία επηρεάζεται από το φύλο και την ηλικία. Στα κορίτσια, η θερμοκρασία του σώματος σταθεροποιείται στην ηλικία των 13-14 ετών και στα αγόρια περίπου στα 18 έτη. Η μέση θερμοκρασία σώματος των ανδρών είναι περίπου 0,5-0,7 °C χαμηλότερη από αυτή των γυναικών.
Πολλές ασθένειες του ενδοκρινικού συστήματος και όγκοι του εγκεφάλου που επηρεάζουν την περιοχή του υποθαλάμου προκαλούν έντονες και συχνά επίμονες παραβιάσεις της θερμορύθμισης. Για παράδειγμα, μια θυρεοτοξική κρίση (συνοδευόμενη από απότομη απελευθέρωση των ορμονών Τ3 και Τ4 στο αίμα) οδηγεί σε απότομη αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, που συχνά υπερβαίνει κρίσιμο σημείοκαι προκαλώντας το θάνατο του ασθενούς.
Οι οργανισμοί έχουν μια ειδική απόκριση στην είσοδο ξένων ουσιών στο εσωτερικό περιβάλλον - πυρετός. Ο πυρετός είναι μια κατάσταση του σώματος κατά την οποία το θερμορρυθμιστικό κέντρο διεγείρει την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος. Αυτό επιτυγχάνεται με την αναδιάταξη του μηχανισμού "σημείου ρύθμισης" σε θερμοκρασία ρύθμισης υψηλότερη από την κανονική.
Ποια είναι λοιπόν η κανονική θερμοκρασία; Είναι γενικά αποδεκτό ότι η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος είναι ακριβώς 36,6 βαθμούς. Επιτρέπεται μια μικρή απόκλιση προς τη μία ή την άλλη πλευρά.
Με βάση την κατάσταση του ατόμου, τις γύρω κλιματολογικές συνθήκες και την ώρα της ημέρας, καθώς και άλλες παραμέτρους, η θερμοκρασία του σώματος μπορεί να είναι από 35,5 έως 37,4 βαθμούς. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο μέσος όρος καθεστώς θερμοκρασίαςοι γυναίκες είναι υψηλότερες, σε αντίθεση με τους άνδρες - κατά 0,5 μοίρες.
Στη μασχάλη, η θερμοκρασία του σώματος πρέπει να είναι 36,3-36,9, στο στόμα - 36,8-37,3, στο ορθό 37,3-37,7, και αυτή είναι μια φυσιολογική θερμοκρασία.
Ένα ενδιαφέρον σημείο είναι ότι η μέση θερμοκρασία σώματος μπορεί να διαφέρει ανάλογα με την εθνικότητα. Για παράδειγμα, οι Ιάπωνες έχουν κατά μέσο όρο 36 βαθμούς, ενώ οι Αυστραλοί έχουν και τους 37.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η θερμοκρασία του σώματος ενός ατόμου μπορεί να κυμαίνεται περίπου κατά ένα βαθμό. Η χαμηλότερη θερμοκρασία σώματος εμφανίζεται το πρωί και η υψηλότερη αργά το απόγευμα.
Στις γυναίκες, η θερμοκρασία του σώματος μπορεί να κυμαίνεται ανάλογα με τον εμμηνορροϊκό κύκλο. Υπάρχουν άνθρωποι για τους οποίους η θερμοκρασία 38 είναι φυσιολογική και δεν είναι σύμπτωμα της ανάπτυξης της νόσου.
Κάθε όργανο στο ανθρώπινο σώμα έχει επίσης τη δική του θερμοκρασία.
Για να μετρήσετε σωστά τη θερμοκρασία στη μασχάλη, πρέπει να ακολουθήσετε αυτές τις συστάσεις:
- Βεβαιωθείτε ότι η μασχάλη είναι στεγνή.
- Πάρτε ένα θερμόμετρο, σκουπίστε το με ένα στεγνό πανί, μπορείτε να το κατεβάσετε στο 35.
- Στη μασχάλη, τοποθετήστε το έτσι ώστε η άκρη που είναι γεμάτη υδράργυρο να είναι σε στενή επαφή με το σώμα.
- Κρατήστε για τουλάχιστον 10 λεπτά.
- Μπορείτε να αξιολογήσετε το αποτέλεσμα.
Πώς να μετρήσετε σωστά τη θερμοκρασία στο στόμα:
- Πριν μετρήσετε τη θερμοκρασία στο στόμα, πρέπει να περάσετε πέντε λεπτά σε ηρεμία.
- Εάν έχετε οδοντοστοιχίες στο στόμα σας, αφαιρέστε τις.
- Εάν το θερμόμετρο είναι κανονικό, σκουπίστε το και βάλτε το κάτω από τη γλώσσα και στις δύο πλευρές.
- Κλείστε το στόμα σας, περιμένετε 4 λεπτά.
Και τι είναι ο πυρετός - ένα αίσθημα υπερβολικής θερμότητας, που συνήθως σχετίζεται με την αύξηση της θερμοκρασίας του ανθρώπινου σώματος. Μπορεί επίσης να προκληθεί από λειτουργικές αλλαγές στο νευρικό σύστημα, υπεραιμία και αυξημένο μεταβολισμό στους ιστούς. Είναι ένα από τα συμπτώματα του πυρετού.
Κατά κανόνα, ο πυρετός είναι μια αύξηση της φυσιολογικής θερμοκρασίας του σώματος κατά 1 ° ή περισσότερους βαθμούς Κελσίου, που σχετίζεται με ρίγη και εφίδρωση (σε θερμοκρασίες πάνω από 40 ° - παραλήρημα). Η υπέρβαση της θερμοκρασίας του σώματος κατά περισσότερο από 5,5 βαθμούς μπορεί να οδηγήσει σε μόνιμη εγκεφαλική βλάβη. Υπάρχει η υπόθεση ότι μια τέτοια αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος καταστέλλει την αναπαραγωγή παθογόνων μικροοργανισμών και, μαζί με την αύξηση της έντασης βιοχημικές διεργασίεςαυξάνει την αντίσταση του οργανισμού.
Ανάλογα με τις αιτίες που προκαλούν την άνοδο της θερμοκρασίας, ο υποθάλαμος μπορεί να εργαστεί τόσο για να την αυξήσει όσο και να τη μειώσει. Με έντονη αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, ο μεταβολισμός στο σώμα διαταράσσεται, καθώς διαταράσσεται η δραστηριότητα των ενζύμων.
Γενικά αντιμετωπίζεται με αντιπυρετικά (όπως ακετυλοσαλικυλικό οξύ, διπυρόνη, παρακεταμόλη), κρύες κομπρέσες και ανάπαυση στο κρεβάτι.
Εκτός από τη ζέστη, κρυώνει και αυτό, αλλά αυτή είναι μια διαφορετική αντίδραση. Το ρίγος είναι ένα αίσθημα κρύου που προκαλείται από σπασμό των επιφανειακών (δερματικών) αιμοφόρων αγγείων, που συνοδεύεται από μυϊκό τρόμο (κυρίως των μασητικών μυών, στη συνέχεια των μυών της ωμικής ζώνης, της πλάτης και των άκρων) και σπασμό των μυών του δέρματος («χήνα ").
Τα ρίγη εμφανίζονται συχνά με υποθερμία, καθώς και κατά την έναρξη του πυρετού με λοιμώξεις, τραυματισμούς και άλλες ασθένειες. Με ρίγη, η απελευθέρωση θερμότητας από το σώμα στο εξωτερικό περιβάλλον μειώνεται και η παραγωγή της αυξάνεται (λόγω των μυϊκών συσπάσεων), γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, μετά την οποία συνήθως τελειώνει το κρύο.
Τα ρίγη εμφανίζονται επίσης εν μέσω πυρετού, εάν η θερμοκρασία του σώματος αυξομειωθεί απότομα. Αλλά πιο συχνά ως αποτέλεσμα οξείας ανάπτυξης εμπύρετης αντίδρασης κατά τη διάρκεια μολυσματικών, αυτοάνοσων, αλλεργικών διεργασιών ή ως απόκριση σε παρεντερική (όχι μέσω του στομάχου, για παράδειγμα, ενδοφλέβια και ενδομυϊκά) εισαγωγή ξένων πρωτεϊνών, συμπλεγμάτων βλεννοπολυσακχαριτών και άλλων πυρετογόνων ουσιών στο σώμα κατά τη διάρκεια της θεραπείας ενός ασθενούς (για παράδειγμα, με μετάγγιση αίματος, εισαγωγή πυρογενούς).
Σε αντίθεση με τα ρίγη, η ψύξη, η οποία μπορεί να παρατηρηθεί, για παράδειγμα, σε νευρώσεις, είναι μόνο μια υποκειμενική αίσθηση. Σε ένα υγιές άτομο, τα ρίγη εμφανίζονται υπό τη δράση του κρύου ως φυσιολογική προστατευτική αντίδραση του σώματος. Σε εύκολα διεγερμένους ανθρώπους, τα ρίγη μπορεί επίσης να εμφανιστούν με έντονο ενθουσιασμό ή τρόμο.
Πηγές:
Η θερμική ομοιόσταση είναι η κύρια προϋπόθεση για τη ζωή. Η παραγωγή θερμότητας είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τον ενεργειακό μεταβολισμό. Ο παράγοντας που εξασφαλίζει τη συνεχή ροή του μεταβολισμού σε όργανα και ιστούς είναι μια ορισμένη θερμοκρασία αίματος, η οποία διατηρείται με εξειδικευμένους μηχανισμούς αυτορρύθμισης.
Το άτομο ανήκει σε ομοιοθερμικήοργανισμοί που παράγουν πολλή θερμότητα και χαρακτηρίζονται από σχετική σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος, ελαφρώς μεταβαλλόμενη κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ένα άτομο μπορεί να ανεχθεί τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο εσωτερικό περιβάλλον στην περιοχή από 25 έως 43 0 C.
Ο παράγοντας θερμοκρασίας καθορίζει τον ρυθμό των ενζυματικών διεργασιών, την απορρόφηση, τη διεξαγωγή της διέγερσης και τη μυϊκή σύσπαση.
Η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος είναι διαφορετική σε επιφανειακές και βαθιές περιοχές. Τα εσωτερικά μέρη του σώματος, που αποτελούν περίπου το 50% της μάζας του, ονομάζονται " πυρήνας". Αυτό περιλαμβάνει τον εγκέφαλο εσωτερικά όργανακαι αίμα. Η θερμοκρασία του πυρήνα είναι σχετικά σταθερή. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία του αίματος του δεξιού κόλπου και η θερμοκρασία του κατώτερου τρίτου του οισοφάγου κοντά στην καρδιά ποικίλλει ελαφρώς και είναι περίπου 36,7-37 0 C. Σε διαφορετικά μέρη του «πυρήνα» οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας κυμαίνονται από 0,2 έως 1,2 0 C. Η εκτίμηση θερμοκρασίας "πυρήνας" πραγματοποιείται σε ορισμένες εύκολα προσβάσιμες περιοχές του σώματος, η θερμοκρασία των οποίων πρακτικά δεν διαφέρει από τη θερμοκρασία του "πυρήνα". Αυτές οι θέσεις είναι το ορθό, η στοματική κοιλότητα και η μασχάλη. Ταυτόχρονα, η στοματική (υπογλώσσια) θερμοκρασία είναι συνήθως 0,2-0,5 0 C χαμηλότερη από την ορθική και η μασχαλιαία (στο μασχαλιαία βόθρο) είναι 0,5-0,8 0 C χαμηλότερη από την ορθική. στήθοςτο όριο της εσωτερικής στρώσης του «πυρήνα» σχεδόν φτάνει στη μασχάλη, ωστόσο για να επιτευχθεί αυτό πρέπει να περάσουν τουλάχιστον 10 λεπτά. Για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας του ιστού, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι θερμομέτρων, καθώς και μια οπτική μέθοδος - θερμοβισιογραφία.
« κέλυφος” ονομάζεται το επιφανειακό στρώμα του σώματος με πάχος 2,5 cm, το οποίο χαρακτηρίζεται από πολύ μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας σε διάφορες περιοχές. Επιπλέον, αυτή η θερμοκρασία εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Μερικές φορές παρατηρείται ασυμμετρία θερμοκρασίας στο δεξί και το αριστερό μισό του «κελύφους». Η μέση θερμοκρασία του δέρματος ενός γυμνού ατόμου είναι (σε μια άνετη εξωτερική θερμοκρασία) 33-34 0 C. Ταυτόχρονα, η θερμοκρασία του δέρματος του ποδιού είναι πολύ χαμηλότερη από τη θερμοκρασία των εγγύς τμημάτων του κάτω άκρα και, σε ακόμη μεγαλύτερο βαθμό, τη θερμοκρασία του κορμού και του κεφαλιού. Η θερμοκρασία του δέρματος στην περιοχή του ποδιού υπό άνετες συνθήκες είναι 24-28 0 C, και όταν αλλάζουν οι εξωτερικές συνθήκες, είναι 13-53 0 C. Η θερμοκρασία διαφόρων τμημάτων του ανθρώπινου σώματος σε ψυχρές και ζεστές συνθήκες φαίνεται στο Φιγούρα 1.
Στα περισσότερα θηλαστικά, η θερμοκρασία του σώματος αντιστοιχεί στο εύρος των 36-39 0 C. Η ένταση του μεταβολισμού (παραγωγή θερμότητας) καθορίζεται τόσο από το σωματικό βάρος όσο και από την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται από την επιφάνεια του σώματος. Σύμφωνα με αυτό, σε ζώα με μικρά μεγέθη σώματος και με μεγαλύτερη αναλογία επιφάνειας προς βάρος σώματος από ό,τι στα μεγάλα ζώα, η παραγωγή θερμότητας είναι 1 κιλό σωματικού βάρους υψηλότερη.
Η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος κυμαίνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας στο εύρος 0,3-1,5 0 C, πιο συχνά 1,0 0 C. Αυτές οι διακυμάνσεις βασίζονται στον ενδογενή ρυθμό, ο οποίος καθορίζεται από το «βιολογικό ρολόι» του σώματος, συγχρονισμένο σε η λειτουργία "μέρα-νύχτα". Εκφράζεται ξεκάθαρα ο ρυθμός των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας που συγχρονίζονται με τον έμμηνο κύκλο. Άλλοι ρυθμοί υπερτίθενται στον ρυθμό των ημερήσιων μεταβολών της θερμοκρασίας.
Η θερμοκρασία του σώματος καθορίζεται από την αναλογία παραγωγής θερμότητας και απώλειας θερμότητας. Όταν δεν αντιστοιχούν μεταξύ τους, το φυσιολογικό σύστημα θερμορύθμισης αλλάζει προσαρμοστικά την παραγωγή θερμότητας ή την απώλεια θερμότητας. Αυτό εξασφαλίζει τη σχετική σταθερότητα της θερμοκρασίας του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος. Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αλλάζει μεταξύ 21-53 0 C, η θερμοκρασία του σώματος ενός γυμνού ατόμου μπορεί να παραμείνει σταθερή για αρκετά λεπτά.
Η παραγωγή θερμότητας (χημική θερμορύθμιση) είναι ένας τρόπος διατήρησης της θερμοκρασίας του σώματος σε βέλτιστο επίπεδο για το μεταβολισμό, που πραγματοποιείται αλλάζοντας την ένταση των μεταβολικών εξώθερμων αντιδράσεων, κατά τις οποίες παράγεται θερμότητα. Η μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας παράγεται σε όργανα με έντονο μεταβολισμό: ήπαρ, νεφρά, ενδοκρινείς και πεπτικούς αδένες, σκελετικούς μύες. Λιγότερη θερμότητα παράγεται στα οστά, τους χόνδρους και τον συνδετικό ιστό. Το φαγητό αυξάνει την ένταση των μεταβολικών διεργασιών κατά 30%. Οι πρωτεΐνες έχουν την πιο έντονη ειδική δυναμική δράση και ακολουθούν οι υδατάνθρακες και τα λίπη. Η χημική θερμορύθμιση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: τα ατομικά χαρακτηριστικά του σώματος, η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η ένταση της μυϊκής εργασίας, η φύση της διατροφής, η συναισθηματική κατάσταση, η παροχή οξυγόνου του σώματος, ο βαθμός υπεριώδους ακτινοβολίας, η ένταση ορατό φως. Διάκριση μεταξύ συσταλτικής και μη συσταλτικής παραγωγής θερμότητας.
Συσταλτική παραγωγή θερμότηταςσχετίζεται με εκούσιες και ακούσιες μυϊκές συσπάσεις. Αυθαίρετες συντομογραφίεςοδηγούν σε πολλαπλή αύξηση της παραγωγής θερμότητας, ενώ οι απώλειες θερμότητας αυξάνονται επίσης λόγω της αυξημένης μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή. Δηλαδή, οι αυθαίρετες μειώσεις είναι πολύ σπάταλος τρόπος για να αυξηθεί η παραγωγή θερμότητας. ακούσιες συσπάσειςΟι μύες βρίσκονται σε δύο παραλλαγές: ρίγος και θερμορρυθμιστικός τόνος. Ρίγοςείναι ένας οικονομικός τρόπος παραγωγής θερμότητας, καθώς αυτός ο τύπος συσταλτικής κινητικής δραστηριότητας εξασφαλίζει τη μεταφορά όλης της ενέργειας της μυϊκής συστολής θερμική ενέργεια. Θερμορυθμιστικός τόνοςαναπτύσσεται κυρίως στους μύες της πλάτης και του λαιμού. Η παραγωγή θερμότητας ταυτόχρονα αυξάνεται κατά 40-50%. Θερμορυθμιστικές τονικές συσπάσεις συμβαίνουν όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει κατά 2 0 C σε σχέση με το επίπεδο άνεσης. Τέτοιες συσπάσεις έχουν τον χαρακτήρα οδοντωτού τετάνου, κοντά στον τρόπο μεμονωμένων συσπάσεων και είναι πιο προσαρμοστικές, αφού σε αυτή την περίπτωση, με επαναλαμβανόμενη περιοδική έκθεση στο κρύο, σχηματίζονται αλλαγές στις δομές των ιστών - ένα δομικό ίχνος προσαρμογής. Μία από τις εκδηλώσεις τέτοιων δομικών και προσαρμοστικών αλλαγών είναι η αύξηση του αριθμού των κόκκινων (αργών) ινών στους σκελετικούς μύες, οι οποίες επιτελούν κυρίως τονωτική λειτουργία.
Μη συσταλτική παραγωγή θερμότηταςεκφράζεται σημαντικά στο σώμα προσαρμοσμένο στο κρύο. Το μερίδιο ενός τέτοιου μηχανισμού στη διασφάλιση της αύξησης της παραγωγής θερμότητας στο κρύο μπορεί να είναι 50-70%. Αυτό το φαινόμενο αναπτύσσεται σε διάφορους ιστούς, αλλά ο καφές λιπώδης ιστός είναι ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα. Αυτός ο ιστός εντοπίζεται στους ανθρώπους στον λαιμό, ανάμεσα στις ωμοπλάτες, στο μεσοθωράκιο κοντά στην αορτή, τις μεγάλες φλέβες και τη συμπαθητική αλυσίδα. Η ποσότητα του καφέ λιπώδους ιστού είναι 1-2% του σωματικού βάρους, αλλά με την προσαρμογή μπορεί να αυξηθεί στο 5% του σωματικού βάρους. Ο ρυθμός οξείδωσης λιπαρών οξέων στον καφέ λιπώδη ιστό είναι 20 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του λευκού λιπώδους ιστού. Υπό τη δράση του κρύου σε αυτόν τον ιστό, αυξάνεται η ροή του αίματος και το επίπεδο του μεταβολισμού και η θερμοκρασία αυξάνεται. Ο καφές λιπώδης ιστός θερμαίνει τα κοντινά μεγάλα αιμοφόρα αγγεία.
Η μεταφορά θερμότητας (φυσική θερμορύθμιση) είναι ένας τρόπος διατήρησης της θερμοκρασίας του σώματος με τη μεταφορά θερμότητας στο περιβάλλον. Η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται από φυσικές διεργασίες: αγωγιμότητα θερμότητας, ακτινοβολία θερμότητας, μεταφορά και εξάτμιση. Το δέρμα είναι ένα αποτελεσματικό όργανο μεταφοράς θερμότητας λόγω της παρουσίας σε αυτό μεγάλου αριθμού ιδρωτοποιών αδένων και αρτηριοφλεβιδικών αναστομώσεων. Οι ροές θερμότητας στην επιφάνεια του σώματος μεταφέρονται κυρίως με αίμα. Η ροή του αίματος ποικίλλει σημαντικά με μια αλλαγή στον αυλό των αγγείων, ιδιαίτερα στην κατάσταση των αρτηριο-φλεβικών αναστομώσεων. Οι μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας υπό συνθήκες χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών περιβάλλοντος φαίνονται στο σχήμα 2.
Μεταγωγή- μετακινώντας το στρώμα αέρα που θερμαίνεται από το δέρμα προς τα πάνω και αντικαθιστώντας το με ψυχρότερο αέρα. Η μεταφορά συμβαίνει όταν το δέρμα είναι πιο ζεστό από τον περιβάλλοντα αέρα.
Κράτημαεμφανίζεται κυρίως όταν ένα άτομο βυθίζεται σε νερό, η θερμοκρασία του οποίου είναι κάτω από την ουδέτερη (31-36 0 C). Λόγω του γεγονότος ότι η θερμική αγωγιμότητα του νερού είναι 25 φορές υψηλότερη από τη θερμική αγωγιμότητα του αέρα, το ανθρώπινο δέρμα ψύχεται στο νερό 50-100 φορές πιο γρήγορα. Εάν η θερμοκρασία του νερού είναι κοντά στο μηδέν, τότε ο θάνατος μπορεί να συμβεί σε 1-3 ώρες, καθώς το ανθρώπινο σώμα ψύχεται με ρυθμό 6 0 C την ώρα. Στο νερό, η μεταφορά θερμότητας γίνεται πολλές φορές πιο γρήγορα και επειδή, εκτός από την αγωγιμότητα, η μεταφορά λαμβάνει χώρα και στο νερό. Η αύξηση του σωματικού λίπους περιορίζει την επίδραση της μεταφοράς θερμότητας στο νερό μέσω μεταφοράς.
Θερμική ακτινοβολίαπαρέχεται από υπέρυθρες ακτίνες με μήκος κύματος 5-20 μικρά. Αυτές οι ακτίνες εκπέμπονται από το δέρμα παρουσία κοντινών αντικειμένων με χαμηλότερη θερμοκρασία. Ένα γυμνό άτομο μπορεί να χάσει έως και το 60% της θερμότητας με αυτόν τον τρόπο.
Εξάτμιση θερμότηταςείναι περίπου το 20% της μεταφοράς θερμότητας του ανθρώπινου σώματος σε μια άνετη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να απελευθερωθεί θερμότητα στο περιβάλλον εάν η θερμοκρασία του είναι ίση με τη θερμοκρασίασώμα. Με την εξάτμιση 1 λίτρου νερού, ένα άτομο μπορεί να εκπέμψει το ένα τρίτο της συνολικής θερμότητας που παράγεται σε κατάσταση ηρεμίας κατά τη διάρκεια της ημέρας. Υπάρχουν δύο επιλογές για την εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια του σώματος: εξάτμιση του ιδρώταως αποτέλεσμα της απελευθέρωσής του και εξάτμιση νερούφέρονται στην επιφάνεια με διάχυση. ιδρώνοντας- αναπόσπαστο μέρος της ολιστικής αντίδρασης του σώματος στη θερμική έκθεση. Η εξάτμιση του απελευθερωμένου ιδρώτα συμβάλλει στην απώλεια θερμότητας. Η εξάτμιση του νερού με διάχυση συμβαίνει μέσω των βλεννογόνων της αναπνευστικής οδού. Η απώλεια θερμότητας λόγω της αναπνοής είναι 10-13% της συνολικής μεταφοράς θερμότητας του σώματος. Η θερμότητα απελευθερώνεται επίσης στα ούρα και τα κόπρανα.
Μηχανισμοί ρύθμισης παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότηταςΗ θερμοαντίληψη πραγματοποιείται από τις ελεύθερες απολήξεις λεπτών αισθητήριων ινών τύπου Α και Γ. Υπάρχουν κεντρικοί και περιφερειακοί θερμοϋποδοχείς.
Θερμοϋποδοχείς δέρματοςμεταδίδουν σήματα σχετικά με τις αλλαγές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος στα κέντρα θερμορύθμισης και παρέχουν επίσης το σχηματισμό αισθήσεων θερμοκρασίας. Ο αριθμός των υποδοχέων κρύου στο δέρμα είναι πολλές φορές μεγαλύτερος από τον αριθμό των υποδοχέων θερμότητας. Οι υποδοχείς του κρύου στα εσωτερικά όργανα και στους ιστούς κυριαρχούν επίσης.
Στο κέντρο νευρικό σύστημα- νωτιαία και μεσοεγκέφαλος, καθώς και στον υποθάλαμο - υπάρχουν κεντρικούς θερμοϋποδοχείς, που ονομάζονται θερμοαισθητήρες. Οι κεντρικές συσκευές του φυσιολογικού συστήματος θερμορύθμισης έχουν μεγάλο αριθμό καναλιών εισόδου. Έτσι, οι θερμοαισθητήρες μπορούν να διεγερθούν όταν ψύχονται απευθείας ή θερμαίνονται κατά 0,011 0 C και, ως αποτέλεσμα, αλλάζουν την ένταση τόσο της παραγωγής θερμότητας όσο και της μεταφοράς θερμότητας του σώματος στο σύνολό του.
Το θερμορρυθμιστικό κέντρο βρίσκεται στον υποθάλαμο, ο οποίος έχει τρεις τύπους θερμορρυθμιστικών νευρώνων:
1) προσαγωγοί νευρώνες που λαμβάνουν σήματα από περιφερειακούς και κεντρικούς θερμοϋποδοχείς.
2) εισαγωγή?
3) απαγωγοί νευρώνες που ελέγχουν τη δραστηριότητα των τελεστών του συστήματος θερμορύθμισης.
Από τους περιφερειακούς θερμοϋποδοχείς, οι πληροφορίες εισέρχονται στο έσω προοπτική περιοχή του πρόσθιου υποθαλάμου. Στους πυρήνες του, τα σήματα που λαμβάνονται από την περιφέρεια συγκρίνονται με τη δραστηριότητα των κεντρικών θερμοϋποδοχέων, που αντανακλούν τη θερμοκρασία του εγκεφάλου. Αυτές οι δύο πληροφορίες ενσωματώνονται σε οπίσθιο υποθάλαμο. Τα σήματα που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της ολοκλήρωσης αρχίζουν να ελέγχουν τις διαδικασίες παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Ο οπίσθιος υποθάλαμος στεγάζει επίσης το κινητικό κέντρο του ρίγους που σχετίζεται με τα κινητικά κέντρα του νωτιαίου μυελού και του προμήκη μυελού. Οι θερμοϋποδοχείς του δέρματος ενημερώνουν το κεντρικό νευρικό σύστημα για αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος ακόμη και πριν από την αλλαγή της θερμοκρασίας του εσωτερικού περιβάλλοντος, ενώ ενεργοποιούνται θερμορρυθμιστικοί μηχανισμοί που αποτρέπουν αυτή την απόκλιση. Ο κανονισμός αυτός ονομάζεται «προκαταρκτική ρύθμιση». Το κέντρο του κινητήρα που τρέμει λειτουργεί ως «ρυθμιστής απόκλισης» καθώς διεγείρεται όταν η θερμοκρασία του σώματος πέφτει ακόμη και κατά ένα κλάσμα του βαθμού. Εκτός από τον υποθάλαμο, στη θερμορύθμιση συμμετέχει και ο εγκεφαλικός φλοιός. Λειτουργεί ως «ρυθμιστής εκ των προτέρων».
Ρύθμιση παραγωγής θερμότηταςπραγματοποιήθηκε: πρώτον, σωματικό νευρικό σύστημα, που πυροδοτεί συσταλτικές θερμορρυθμιστικές αντιδράσεις (τρεμώδεις), δεύτερον, συμπαθητικό νευρικό σύστημα, που ενεργοποιεί την απελευθέρωση νορεπινεφρίνης από τον καφέ λιπώδη ιστό, την ένταξη των ελεύθερων λιπαρών οξέων στις μεταβολικές διεργασίες. Επιπλέον, το συμπαθητικό νευρικό σύστημα πυροδοτεί την απελευθέρωση κατεχολαμινών από τον φλοιό των επινεφριδίων. Ως αποτέλεσμα, η απελευθέρωση πρωτογενούς θερμότητας αυξάνεται λόγω της αναντιστοιχίας μεταξύ των διαδικασιών οξείδωσης και φωσφορυλίωσης.
Ρύθμιση μεταφοράς θερμότηταςσχετίζεται με τη δραστηριότητα του συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Η διέγερσή του οδηγεί σε στένωση των αιμοφόρων αγγείων του δέρματος και οι χολινεργικοί συμπαθητικοί νευρώνες διεγείρουν τους ιδρωτοποιούς αδένες.
Με τη μείωση της θερμοκρασίας του πυρήνα, ενεργοποιούνται οι ψυχροί υποθαλαμικοί, οργανικοί και αγγειακοί θερμοϋποδοχείς. Ως αποτέλεσμα, το υποθαλαμικό κέντρο παραγωγής θερμότητας ενεργοποιείται και η μεταφορά θερμότητας μειώνεται.
Με την αύξηση της θερμοκρασίας του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος, ενεργοποιούνται οι υποθαλάμοι, οι αγγειακοί, το δέρμα και οι υποδοχείς θερμότητας οργάνων. Το υποθαλαμικό κέντρο μεταφοράς θερμότητας ενεργοποιείται και η διαδικασία παραγωγής θερμότητας μειώνεται και η μεταφορά θερμότητας αυξάνεται.
Προσαρμογή σε περιοδικές αλλαγές θερμοκρασίας, σκλήρυνση και υγείαΟ εγκλιματισμός θερμοκρασίας είναι μια προσαρμογή σε επαναλαμβανόμενες αυξήσεις και μειώσεις της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Είναι μια ολιστική αντίδραση του σώματος, η οποία αναπτύσσεται με τη συμμετοχή σχεδόν όλων των συστημάτων του σώματος.
Όταν το σώμα εκτίθεται στο κρύο, η αύξηση της παραγωγής θερμότητας συνδυάζεται με μια σταδιακά αναπτυσσόμενη μείωση της αποτελεσματικότητας των μυϊκών συσπάσεων, με αποτέλεσμα το μεγαλύτερο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας να κατευθύνεται στη θέρμανση του σώματος. Ως αποτέλεσμα, αυξάνεται η κατανάλωση οξυγόνου, αυξάνεται ο πνευμονικός αερισμός και η συσταλτική δραστηριότητα της καρδιάς και η αρτηριακή πίεση αυξάνεται. Στο αίμα, η συγκέντρωση της αιμοσφαιρίνης αυξάνεται, στους μύες, η ποσότητα της μυοσφαιρίνης αυξάνεται. Υπάρχει μια ανακατανομή της ροής του αίματος: μειώνεται στην περιφέρεια και αυξάνεται στο κέντρο. Η οποία μπορεί να οδηγήσει σε κρύα διούρηση, λόγω μείωσης της έκκρισης αλδοστερόνης και ADH.
Η πλαστική προσαρμογή (ανοχή) συμβαίνει με παρατεταμένη έκθεση στο κρύο (μαργαριτάρι δύτες). Συνδέεται με το γεγονός ότι το κατώφλι για την ανάπτυξη ρίγους και την αύξηση της παραγωγής θερμότητας μετατοπίζεται προς χαμηλότερες θερμοκρασίες. Παράλληλα, σε επίπεδο μορίων, κυττάρων και ιστών εμφανίζονται αλλαγές που συμβάλλουν στην αύξηση της αντίστασης στις αλλαγές της θερμοκρασίας του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος. Τότε οι λειτουργίες του σώματος αλλάζουν ελαφρώς, αν και η θερμοκρασία του σώματος μπορεί να είναι κάτω από 36 0 .
Μόνιμοι κάτοικοι τροπικών περιοχών την υδρόγειοΑντίθετα, αναπτύσσεται ένας εθισμός στη θερμότητα: η θερμοκρασία του σώματος αυτών των ανθρώπων αυξάνεται ακόμη και σε ηρεμία και η αύξηση της μεταφοράς θερμότητας αρχίζει σε αυτούς σε θερμοκρασία σώματος 0,50 υψηλότερη από ό,τι στους κατοίκους περιοχών με εύκρατο κλίμα.
Οι άνθρωποι που εργάζονται επανειλημμένα για αρκετούς μήνες στις συνθήκες των αποστολών της Ανταρκτικής αναπτύσσουν σταδιακά ενεργειακά πιο οικονομικές αντιδράσεις, ειδικότερα, η ρυθμιστική δραστηριότητα του παρασυμπαθητικού νευρικού συστήματος αυξάνεται.
Στα αρχικά στάδια της προσαρμογής, χρησιμοποιούνται κυρίως γονοτυπικοί μηχανισμοί, οι οποίοι είναι περιττοί και σπάταλοι υπό ακραίες συνθήκες. Σε μεταγενέστερη ημερομηνία, τα αποθέματα του σώματος όχι μόνο αποκαθίστανται έγκαιρα, αλλά και αυξάνονται - αναπτύσσονται φαινοτυπικοί μηχανισμοί που είναι πιο ευέλικτοι και οικονομικοί.
Εικόνα 1. Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας υπό συνθήκες χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών περιβάλλοντος.
Σύμφωνα με τους νόμους της θερμοδυναμικής, οι διαδικασίες του μεταβολισμού και της ενέργειας συνδέονται με την παραγωγή θερμότητας. Σε ορισμένα ζώα (και ανθρώπους), η θερμοκρασία του σώματος θα παραμείνει σε σταθερό επίπεδο, το οποίο είναι σημαντικά υψηλότερο από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος λόγω της έντονης παραγωγής θερμότητας, που ελέγχεται από ειδικούς ρυθμιστικούς μηχανισμούς. Αυτό - ομοιοθερμικό (θερμόαιμα)) οργανισμών. Μια άλλη ομάδα ζώων (ψάρια, αμφίβια) χαρακτηρίζεται από σημαντικά χαμηλότερη ένταση παραγωγής θερμότητας, η θερμοκρασία του σώματός τους μόνο ελαφρώς υπερβαίνει τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και υφίσταται τις ίδιες διακυμάνσεις ( ποικιλοθερμικά, ψυχρόαιμα ζώα).
Παραγωγή θερμότητας και θερμοκρασία σώματος. Όλες οι χημικές αντιδράσεις στο σώμα εξαρτώνται από τη θερμοκρασία. Στα ποικιλόθερμα, η ένταση των ενεργειακών διεργασιών αυξάνεται ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία σύμφωνα με τον κανόνα Van Hoff. Στις ομοιοθερμικές, αυτός ο κανόνας καλύπτεται από ένα άλλο αποτέλεσμα (ρυθμιστική θερμογένεση) και εκδηλώνεται μόνο όταν μπλοκάρεται η θερμορύθμιση (νάρκωση, βλάβη στο NS). Ακόμη και μετά τον αποκλεισμό του ρυθμιστικού συστατικού, παραμένουν σημαντικές ποσοτικές διαφορές μεταξύ των μεταβολικών διεργασιών σε ψυχρόαιμα και θερμόαιμα ζώα: στην ίδια θερμοκρασία σώματος, η ένταση της ανταλλαγής ενέργειας ανά μονάδα βάρους σώματος στα θερμόαιμα ζώα είναι 3 φορές μεγαλύτερη . Η αναισθησία, μαζί με τη μείωση της θερμοκρασίας του σώματος, μπορεί να προκαλέσει αισθητή μείωση του βαθμού κατανάλωσης οξυγόνου και καθυστέρηση στις διαδικασίες καταστροφής των ιστών - αυτό χρησιμοποιείται στη χειρουργική επέμβαση.
Παραγωγή θερμότητας και μέγεθος σώματος.Η θερμοκρασία του σώματος των περισσότερων θερμόαιμων ζώων κυμαίνεται μεταξύ 36-39 ° C, παρά τις σημαντικές διαφορές στη μάζα και το μέγεθος. Αντίθετα, η ένταση του μεταβολισμού (M) εξαρτάται από την εξάρτηση του νόμου ισχύος από το σωματικό βάρος (m): M = km 0,75. Ο συντελεστής k είναι περίπου ο ίδιος τόσο για το ποντίκι όσο και για τον ελέφαντα. Αυτός ο νόμος της εξάρτησης του μεταβολισμού από το σωματικό βάρος αντανακλά την τάση να δημιουργείται μια αντιστοιχία μεταξύ της παραγωγής θερμότητας και της έντασης της μεταφοράς θερμότητας στο περιβάλλον. Η απώλεια θερμότητας ανά μονάδα μάζας είναι όσο μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία μεταξύ της επιφάνειας και του όγκου του σώματος, και αυτή η αναλογία μειώνεται με την αύξηση του μεγέθους του σώματος. Επιπλέον, στα μικρά ζώα, το μονωτικό στρώμα του σώματος είναι πιο λεπτό. Εάν τακτοποιήσετε μερικά ζώα στη σειρά σύμφωνα με τη φθίνουσα ένταση των μεταβολικών διεργασιών, θα έχετε τα εξής: ποντίκι, κουνέλι, σκύλος, άνθρωπος, ελέφαντας.
Θερμορυθμιστική θερμογένεση. Σε περίπτωση που απαιτείται πρόσθετη θερμότητα για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος, μπορεί να παραχθεί με τους ακόλουθους τρόπους:
1. Αυθαίρετη δραστηριότητα της μυϊκής συσκευής.
2. Ακούσια τονωτική ή ρυθμική (τρέμουλη) δραστηριότητα. Αυτά τα δύο μονοπάτια ονομάζονται συσταλτική θερμογένεση.
3. Επιτάχυνση των μεταβολικών διεργασιών που δεν σχετίζονται με τη σύσπαση των μυών (μην συστέλλονται
θερμογένεση του σώματος).
Στον ενήλικα, το ρίγος είναι η πιο σημαντική ακούσια εκδήλωση των μηχανισμών της θερμογένεσης. Σε ένα νεογέννητο παιδί, η μη συσταλτική θερμογένεση (καύση καφέ λίπους στον «μεταβολικό λέβητα») έχει μεγαλύτερη σημασία. Συσσωρεύσεις καφέ λίπους με μεγάλο αριθμό μιτοχονδρίων εντοπίζονται ανάμεσα στις ωμοπλάτες, στη μασχάλη. Όταν το σώμα κρυώνει, η θερμοκρασία του αυξάνεται, η ροή του αίματος αυξάνεται. Με την αύξηση της θερμογένεσης, η θερμοκρασία του σώματος διατηρείται σε σταθερό επίπεδο.
Περιβαλλοντικοί παράγοντες και θερμική άνεση. Η επίδραση των περιβαλλοντικών θερμοκρασιών στο σώμα εξαρτάται από τουλάχιστον τέσσερις φυσικούς παράγοντες: τη θερμοκρασία του αέρα, την υγρασία, τη θερμοκρασία ακτινοβολίας και την ταχύτητα του αέρα (άνεμος). Αυτοί οι παράγοντες καθορίζουν εάν ένα άτομο αισθάνεται «θερμική άνεση» ή είναι ζεστό ή κρύο. Η συνθήκη άνεσης είναι ότι το σώμα δεν χρειάζεται τους μηχανισμούς της θερμορύθμισης: δεν χρειάζεται ρίγος ή εφίδρωση και η ροή του αίματος στις περιφερειακές περιοχές διατηρεί μια μέση ταχύτητα. Αυτό είναι το λεγόμενο. θερμοουδέτερη ζώνη.
Αυτοί οι τέσσερις παράγοντες είναι εναλλάξιμοι σε κάποιο βαθμό.
Η τιμή θερμοκρασίας άνεσης για ένα ελαφρώς ντυμένο άτομο (πουκάμισο, σώβρακο, μακρύ βαμβακερό παντελόνι) που κάθεται είναι 25-26 ° C σε υγρασία 50% και η θερμοκρασία του αέρα και των τοίχων είναι ίση. Για γυμνό = 28 o C. Σε συνθήκες θερμικής άνεσης, η μέση θερμοκρασία δέρματος = 34 o C. Καθώς εκτελείται σωματική εργασία, η θερμοκρασία άνεσης πέφτει. Για ελαφριές εργασίες γραφείου, είναι 22 o C.
Η ενόχληση αυξάνεται με την αύξηση της μέσης θερμοκρασίας και της περιεκτικότητας σε υγρασία του δέρματος (το μέρος της επιφάνειας του σώματος που καλύπτεται με ιδρώτα).
Διάχυση θερμότητας.
1. Εσωτερική ροή θερμότητας.Λιγότερο από το ήμισυ όλης της θερμότητας που παράγεται στο εσωτερικό του σώματος διανέμεται στην επιφάνεια μέσω αγωγιμότητας μέσω των ιστών. Το μεγαλύτερο μέρος του πηγαίνει μέσω μεταφοράς στην κυκλοφορία του αίματος. Το αίμα έχει υψηλή θερμική ικανότητα. Η ροή του αίματος των άκρων οργανώνεται σύμφωνα με την αρχή ενός μηχανισμού περιστροφικού-αντιρροής, που διευκολύνει τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ των αγγείων.
2. Εξωτερική ροή θερμότητας. Η θερμότητα μεταφέρεται προς τα έξω με αγωγιμότητα, μεταφορά, ακτινοβολία και εξάτμιση. Μεταφορά θερμότητας μέσω αγωγιμότητας - όταν ένα σώμα έρχεται σε επαφή με ένα πυκνό υπόστρωμα. Όταν λαμβάνει χώρα επαφή σώματος με αέρα - μεταφορά, ακτινοβολία ή εξάτμιση. Εάν το δέρμα είναι θερμότερο από τον αέρα, το διπλανό στρώμα θερμαίνεται και ανεβαίνει, αντικαθιστώντας από ψυχρότερο αέρα. Η εξαναγκασμένη μεταφορά (φυσώντας) ενισχύει σημαντικά την ένταση της μεταφοράς θερμότητας. Η ακτινοβολία έχει τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας μεγάλου κύματος. Περίπου το 20% της μεταφοράς θερμότητας του ανθρώπινου σώματος σε συνθήκες ουδέτερης θερμοκρασίας οφείλεται στην εξάτμιση του νερού από το δέρμα και τους βλεννογόνους της αναπνευστικής οδού.
Επιρροή του ρουχισμού - από άποψη φυσιολογίας, είναι μια μορφή θερμικής αντίστασης ή μόνωσης. Η αποτελεσματικότητα των ρούχων οφείλεται στους μικρότερους όγκους αέρα στη δομή του υφάσματος ή στο σωρό, όπου δεν εισχωρούν εξωτερικά ρεύματα. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμότητα μεταφέρεται μόνο με αγωγιμότητα και ο αέρας είναι κακός αγωγός της θερμότητας.
Θερμοκρασία σώματος και ισορροπία θερμότητας. Εάν είναι απαραίτητο να διατηρηθεί σταθερή η θερμοκρασία του σώματος, πρέπει να επιτευχθεί μια σταθερή ισορροπία μεταξύ παραγωγής θερμότητας και απώλειας θερμότητας. Με τη μείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος, η σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος μπορεί να διατηρηθεί μόνο εάν οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί παρέχουν αύξηση της θερμογένεσης ανάλογα με την απώλεια θερμότητας. Η υψηλότερη παραγωγή θερμότητας που παρέχεται από αυτούς τους μηχανισμούς στον άνθρωπο αντιστοιχεί σε 3-5 βασικές ανταλλαγές. Αυτός ο δείκτης χαρακτηρίζει το κατώτερο όριο του εύρους θερμορύθμισης (0-5 ° C στο εξωτερικό περιβάλλον για ενήλικες, 23 ° C για νεογέννητα). Σε περίπτωση υπέρβασης αυτού του ορίου, αναπτύσσεται υποθερμία και ψυχρός θάνατος.
Όταν το T για το περιβάλλον αυξάνεται, η ισορροπία θερμοκρασίας διατηρείται μειώνοντας την ανταλλαγή, λόγω πρόσθετων μηχανισμών μεταφοράς θερμότητας. Το ανώτερο όριο του εύρους θερμορύθμισης καθορίζεται από τους μηχανισμούς της έντονης εφίδρωσης, η οποία αυξάνεται κατά 60% σε 100% υγρασία του δέρματος και μπορεί να φτάσει τα 4 l/h.
Με την αύξηση του T ως προς το περιβάλλον, τα αγγεία του δέρματος διαστέλλονται, η συνολική ποσότητα του κυκλοφορούντος αίματος αυξάνεται λόγω της εξόδου του από την αποθήκη, λόγω της εισροής νερού από τους ιστούς. Αυτό συμβάλλει στην αύξηση της μεταφοράς θερμότητας. Αλλά το κύριο πράγμα είναι η εξάτμιση. Η μέση παραγωγή θερμότητας ανά ημέρα κατά τη διάρκεια έντονης δραστηριότητας είναι περίπου 2500-2800 kcal. Για να διατηρηθεί το T στο σώμα σε σταθερό επίπεδο κάτω από αυτές τις συνθήκες, είναι απαραίτητο να εξατμιστούν 4,5 λίτρα νερού. Με βαριά μυϊκή εργασία - έως 12 λίτρα. σε μια μέρα. Η εξάτμιση του νερού εξαρτάται από τη σχετική υγρασία του αέρα στο δωμάτιο και δεν είναι δυνατή σε 100% υγρασία. Επομένως, η υψηλή υγρασία σε υψηλές θερμοκρασίες είναι ελάχιστα ανεκτή. Ταυτόχρονα, ο ιδρώτας δεν εξατμίζεται, αλλά ρέει από το δέρμα. Τέτοια εφίδρωση δεν συμβάλλει στην απελευθέρωση θερμότητας. Τα ρούχα που είναι αδιαπέραστα στον αέρα (δέρμα, καουτσούκ) είναι επίσης ελάχιστα ανεκτά, καθώς εμποδίζουν την εξάτμιση. Σε εντελώς ξηρό αέρα, ένα άτομο δεν υπερθερμαίνεται σε 2-3 ώρες στους T 55 ° C.
θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος. Η θερμότητα που παράγεται στο σώμα αποδίδεται στον περιβάλλοντα χώρο από την επιφάνεια του σώματος. Επομένως, το T γύρω από την επιφάνεια είναι μικρότερο από το T για τον πυρήνα του σώματος, και το T για το άπω τμήμα των άκρων είναι μικρότερο από το εγγύς. Σχετικά με χωρική κατανομήη θερμοκρασία του σώματος έχει ένα περίπλοκο τρισδιάστατο σχήμα. Για παράδειγμα, όταν ένας ελαφρώς ντυμένος ενήλικας βρίσκεται σε ένα δωμάτιο με θερμοκρασία αέρα 20 ° C, στους βαθείς μύες του μηρού του η θερμοκρασία είναι 35 °, στον μυ της γάμπας - 33 °, στο πόδι - 27 °, σε το ορθό -37°C.
Οι διακυμάνσεις του T γύρω από το σώμα με αλλαγές στην εξωτερική θερμοκρασία είναι πιο έντονες κοντά στην επιφάνεια του σώματος και στα άκρα των άκρων. Υπάρχει ένας «ομοιόθερμος πυρήνας» και ένα «ποικιλοθερμικό κέλυφος».
Η εσωτερική θερμοκρασία του ίδιου του σώματος δεν είναι σταθερή ούτε στο χώρο ούτε στο χρόνο. Οι διαφορές είναι 0,2-1,2 ο C. Ακόμη και στον εγκέφαλο, το κέντρο και ο φλοιός διαφέρουν κατά 1 ο. Κατά κανόνα, το υψηλότερο T o παρατηρείται στο ορθό (και όχι στο ήπαρ, όπως πίστευαν παλαιότερα!). Από αυτή την άποψη, είναι αδύνατο να εκφράσουμε το T για το σώμα με έναν μόνο αριθμό. Για εξάσκηση, αρκεί να βρείτε μια συγκεκριμένη περιοχή, η Τ για την οποία μπορεί να θεωρηθεί αντιπροσωπευτική ολόκληρου του εσωτερικού στρώματος. Οι κλινικές μετρήσεις απαιτούν μια εύκολα προσβάσιμη περιοχή με μικρή διακύμανση της θερμοκρασίας του χώρου. Με αυτή την έννοια, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείται ορθική θερμοκρασία. Ένα ειδικό θερμόμετρο ορθού εισάγεται σε αυτή την περίπτωση κατά 10-15 εκ. Φυσιολογικά, είναι 37 o C.
Στην κλινική χρησιμοποιείται και στοματική θερμοκρασία (υπογλώσσια). Συνήθως είναι 0,2-0,5 o λιγότερο από το ορθικό.
Μασχαλιαία θερμοκρασία (που χρησιμοποιείται συχνότερα στη Ρωσία) - ίση με 36,5-36,6 o. Μπορεί να χρησιμεύσει ως δείκτης της θερμοκρασίας του πυρήνα του σώματος, καθώς όταν το χέρι πιέζεται σφιχτά στο στήθος, η διαβάθμιση θερμοκρασίας μετατοπίζεται έτσι ώστε το όριο του πυρήνα του σώματος να φτάνει στη μασχάλη. Ωστόσο, πρέπει να περιμένει κανείς αρκετό καιρό (10 λεπτά) μέχρι να συσσωρευτεί επαρκής θερμότητα σε αυτές τις περιοχές. Εάν οι επιφανειακοί ιστοί ήταν αρχικά κρύοι σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος και εμφανίστηκε αγγειοσυστολή σε αυτούς, τότε θα πρέπει να περάσει περίπου μισή ώρα για να επιτευχθεί η κατάλληλη ισορροπία σε αυτούς τους ιστούς.
Περιοδικές διακυμάνσεις της εσωτερικής θερμοκρασίας. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η ελάχιστη θερμοκρασία σε ένα άτομο παρατηρείται τις πρωινές ώρες και η μέγιστη - κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το πλάτος των διακυμάνσεων είναι 1 o C. Ο ημερήσιος (κιρκάδιος) ρυθμός βασίζεται στον ενεργειακό μηχανισμό ( Το βιολογικό ρολόι), που συνήθως συγχρονίζεται με την περιστροφή της γης. Υπό τις συνθήκες ταξιδιού που σχετίζονται με τη διέλευση των μεσημβρινών της γης, χρειάζονται 1-2 εβδομάδες για να ευθυγραμμιστεί το καθεστώς θερμοκρασίας με τις συνθήκες της νέας τοπικής ώρας. Οι κιρκάδιοι ρυθμοί υπερτίθενται από άλλους (έμμηνα ρύση στις γυναίκες κ.λπ.).
Η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της άσκησης μπορεί να αυξηθεί κατά 2°C ή περισσότερο, ανάλογα με την ένταση της άσκησης. Ταυτόχρονα, η μέση θερμοκρασία του δέρματος μειώνεται, καθώς ο ιδρώτας απελευθερώνεται λόγω της εργασίας των μυών, ο οποίος δροσίζει το δέρμα. Η θερμοκρασία του ορθού κατά τη διάρκεια της εργασίας μπορεί να φτάσει τους 41 o (σε δρομείς μαραθωνίου).
Τα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος μπορούν να ανταποκριθούν άμεσα σε αλλαγές στο Τ - το λεγόμενο. ψυχρή διαστολή, η οποία οφείλεται σε τοπική θερμική ευαισθησία των μυών των αγγείων. Η ψυχρή αγγειοδιαστολή συνήθως παρατηρείται με τη μορφή της ακόλουθης αντίδρασης. Όταν ένα άτομο εκτίθεται σε έντονο κρύο, πρώτα βιώνει μέγιστη αγγειοσυστολή, η οποία εκδηλώνεται με ωχρότητα και αίσθημα κρύου σε ανοιχτούς χώρους. Ωστόσο, μετά από λίγη ώρα, το αίμα ορμάει ξαφνικά στα αγγεία των ψυχόμενων τμημάτων του σώματος, το οποίο συνοδεύεται από ερυθρότητα και ζέσταμα του δέρματος. Εάν η έκθεση στο κρύο συνεχίζεται, τα γεγονότα επαναλαμβάνονται περιοδικά.
Η ψυχρή αγγειοδιαστολή πιστεύεται ότι είναι ένας προστατευτικός μηχανισμός για την πρόληψη κρυοπαγημάτων, ειδικά σε άτομα προσαρμοσμένα στο κρύο. Ωστόσο, αυτός ο μηχανισμός μπορεί να επιταχύνει τη θανατηφόρα έκβαση της γενικής υποθερμίας σε όσους αναγκάζονται να κολυμπούν σε κρύο νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Όταν το νερό παίζει το ρόλο του περιβάλλοντος, δεδομένου ότι έχει μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα και θερμοχωρητικότητα από τον αέρα, περισσότερη θερμότητα απομακρύνεται από το σώμα μέσω μεταφοράς. Εάν το νερό είναι σε κίνηση, τότε η θερμότητα αφαιρείται τόσο γρήγορα που σε θερμοκρασία περιβάλλοντος +10 ° C, ακόμη και η ισχυρή φυσική εργασία δεν επιτρέπει τη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας και εμφανίζεται υποθερμία. Εάν το σώμα είναι σε πλήρη ανάπαυση, τότε για να επιτευχθεί θερμική άνεση, το T o νερό θα πρέπει να είναι 35-36 o. Το κατώτερο όριο της θερμοουδέτερης ζώνης εξαρτάται από το πάχος του λιπώδους ιστού.
Μηχανισμοί θερμορύθμισης. Οι θερμορρυθμιστικές αντιδράσεις είναι αντανακλαστικά που πραγματοποιούνται από το κεντρικό νευρικό σύστημα. Προκύπτουν ως απόκριση στον ερεθισμό των θερμοϋποδοχέων στην περιφέρεια και στο ίδιο το ΚΝΣ. Υπάρχουν δύο τύποι θερμοϋποδοχέων - κάποιοι αντιλαμβάνονται τη θερμότητα (θερμικοί υποδοχείς), άλλοι - το κρύο (υποδοχείς ψυχρού). Και οι δύο αντιδρούν με την εμφάνιση μιας λάμψης παλμών ως απόκριση σε επαρκή διέγερση (η αντίστοιχη αλλαγή στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος) και τον ρυθμό μεταβολής της θερμοκρασίας και το μέγεθος του ερεθίσματος (η διαφορά μεταξύ της αρχικής και της νέας θερμοκρασίας στο ιστούς) ύλη.
Οι υποδοχείς θερμοκρασίας στο ΚΝΣ βρίσκονται στην προοπτική ζώνη του πρόσθιου υποθαλάμου, στον δικτυωτό σχηματισμό του μεσεγκεφάλου και στο νωτιαίο μυελό. Η παρουσία τέτοιων υποδοχέων αποδεικνύεται από την εμφάνιση ρίγους σε έναν σκύλο όταν το απονευρωμένο άκρο ψύχεται. Η τοπική ψύξη διαφορετικών τμημάτων του εγκεφάλου προκαλεί εκρήξεις παρορμήσεων.
Τα θερμορρυθμιστικά κέντρα βρίσκονται στον υποθάλαμο. Η καταστροφή του κάνει το ζώο ποικιλοθερμικό. Η αφαίρεση άλλων τμημάτων του εγκεφάλου δεν επηρεάζει σημαντικά τις διαδικασίες παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Υπάρχουν πυρήνες για μεταφορά θερμότητας και παραγωγή θερμότητας. Έχει αποδειχθεί ότι οι διαδικασίες φυσικής θερμορύθμισης ρυθμίζονται κυρίως από τον πρόσθιο υποθάλαμο, χημικά - από τους ουραίους πυρήνες. Και τα δύο κέντρα βρίσκονται σε μια σύνθετη αμοιβαία σχέση.
Ως εκτελεστικοί μηχανισμοί λειτουργικό σύστημαΗ διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας σώματος (FST) είναι όλα εκείνα τα όργανα που μπορούν να παρέχουν δύο διαδικασίες παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας που είναι αμοιβαία ισορροπημένες στον κανόνα, καθώς και ειδική προσαρμοστική συμπεριφορά.
Το ενδοκρινικό σύστημα εμπλέκεται επίσης στη ρύθμιση της θερμοκρασίας. Έτσι, η θυροξίνη αυξάνει την ένταση του μεταβολισμού, αυξάνοντας την παραγωγή θερμότητας. Η αδρεναλίνη συστέλλει τα αιμοφόρα αγγεία, διατηρώντας τη θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος.
Οντογένεση της θερμορύθμισης. Στα ανώριμα ζώα που γεννούν, τα νεογέννητα δεν είναι ικανά για θερμορύθμιση και είναι στην πραγματικότητα ποικιλοθερμικά (σκίουροι, χάμστερ κ.λπ.). Σε άλλα ζώα και στον άνθρωπο, όλες οι θερμορρυθμιστικές αντιδράσεις (ενισχυμένη θερμογένεση, αγγειοκινητική δραστηριότητα, ιδρώτας, συμπεριφορά) μπορούν να ενεργοποιηθούν αμέσως μετά τη γέννηση στον ένα ή τον άλλο βαθμό. Αυτό ισχύει ακόμη και για πρόωρα μωρά που ζυγίζουν περίπου 1000 γρ. Πιστεύεται ευρέως ότι τα νεογνά έχουν ανώριμο υποθάλαμο, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη θερμορύθμιση. Ωστόσο, το νεογέννητο καλύπτει τις ανάγκες του μέσω της μη συσταλτικής θερμογένεσης. Η παραγωγή θερμότητας στα παιδιά αυξάνεται κατά 200% χωρίς ρίγος.
Το μικρό μέγεθος του νεογέννητου είναι μειονέκτημα όσον αφορά τη θερμορύθμιση. Η αναλογία μεταξύ της επιφάνειας και του όγκου του σώματος είναι 3 φορές μεγαλύτερη από έναν ενήλικα, το στρώμα λίπους είναι μικρό. Επομένως, ανά μονάδα μάζας θερμότητας, τα παιδιά παράγουν 4-5 φορές περισσότερη. Το ανώτερο όριο της θερμοουδέτερης ζώνης των νεογνών είναι 32-34 o C, το κατώτερο όριο είναι 23 o C. Μέσα σε αυτό το περιορισμένο εύρος, το νεογέννητο είναι σε θέση να διατηρήσει μια σταθερή θερμοκρασία.
Θερμική προσαρμογή. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό που εμφανίζεται κατά τη θερμική προσαρμογή είναι η αλλαγή στον ρυθμό εφίδρωσης, ο οποίος μπορεί να αυξηθεί 3 φορές και να φτάσει τα 4 l/h για μικρά χρονικά διαστήματα. Κατά την προσαρμογή σε υψηλές θερμοκρασίες, η περιεκτικότητα σε ηλεκτρολύτες στον ιδρώτα θα μειωθεί σημαντικά προκειμένου να αποφευχθεί η απώλεια αλατιού.
Μία από τις κύριες προσαρμοστικές αλλαγές είναι η αύξηση της δίψας για ένα δεδομένο επίπεδο απώλειας νερού καθώς αναπτύσσεται η θερμική προσαρμογή. Αυτό είναι απαραίτητο για τη διατήρηση της ισορροπίας του νερού.
Επιπλέον, οι θερμοκρασίες κατωφλίου των αντίστοιχων αγγειοκινητικών αντιδράσεων και της εφίδρωσης αλλάζουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις ανάλογα με το εάν η θερμική έκθεση είναι οξεία, χρόνια, μέτρια ή σοβαρή. Έτσι, 4-6 ημέρες μετά από ένα καθημερινό 2ωρο θερμικό στρες με μέγιστη εφίδρωση (σάουνα), οι αντιδράσεις εφίδρωσης και αγγειοδιαστολής συμβαίνουν σε εσωτερικές θερμοκρασίες 0,5° χαμηλότερες από πριν. βιολογικής σημασίαςΗ μετατόπιση του ορίου έγκειται στο γεγονός ότι, λόγω προσαρμογής, η θερμοκρασία του σώματος σε ένα δεδομένο θερμικό φορτίο μειώνεται, έτσι ώστε το σώμα να προστατεύεται από μια κρίσιμη αύξηση του καρδιακού ρυθμού και της ροής του αίματος - αντιδράσεις που μπορούν να οδηγήσουν σε συγκοπή θερμότητας.
Αντίθετα, τα μακροχρόνια τροπικά άτομα (χρόνια ήπια μετατόπιση θερμότητας) έχουν υψηλότερη θερμοκρασία του πυρήνα ηρεμίας και οι αντιδράσεις ιδρώτα και αγγειοδιαστολής ξεκινούν σε θερμοκρασίες σώματος 0,5°C υψηλότερες από εκείνες στα εύκρατα κλίματα. Αυτός ο τύπος θερμικής προσαρμογής ονομάζεται προσαρμοστική αντοχή.
υπερθερμία. Υπερθερμία εμφανίζεται όταν η θερμοκρασία στη μασχάλη ανεβαίνει πάνω από 37 o C. Η μέγιστη θερμοκρασία σώματος για επιβίωση είναι + 42 o C (πολύ σύντομη 43 o C). Ταυτόχρονα, όλες οι θερμορρυθμιστικές διεργασίες είναι εξαιρετικά πιεσμένες. Υπό συνθήκες παρατεταμένης θερμικής καταπόνησης σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από 40-41 o, εμφανίζεται σοβαρή εγκεφαλική βλάβη - "ζέστη ή ηλίαση". Η θερμική συγκοπή με σχετικά ήπια υπερθέρμανση σε άτομα με μειωμένη καρδιαγγειακή λειτουργία εξαρτάται περισσότερο από την κυκλοφορική ανεπάρκεια παρά από τους θερμορρυθμιστικούς μηχανισμούς.
Πυρετός. Η θερμότητα αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα της αυξημένης παραγωγής θερμότητας με τη βοήθεια του ρίγους και της μέγιστης αγγειοσυστολής στα περιφερειακά μέρη του σώματος, δηλ. το σώμα συμπεριφέρεται σαν να είναι χαμηλή η εξωτερική θερμοκρασία. Κατά την περίοδο ανάρρωσης, λαμβάνει χώρα η αντίθετη διαδικασία - με τη βοήθεια του ιδρώτα και της αγγειοδιαστολής, η θερμοκρασία του σώματος πέφτει με τον ίδιο τρόπο όπως όταν ένα άτομο έχει πυρετό. Σε αυτή την περίπτωση, ένα άτομο μπορεί να ανταποκριθεί σωστά σε πραγματικές αλλαγές στην εξωτερική θερμοκρασία. Ο μηχανισμός εμφάνισης μιας εμπύρετης αντίδρασης σχετίζεται με την απελευθέρωση λευκοκυττάρων και βακτηριακών πυρετογόνων στις κεντρικές συσκευές θερμορύθμισης.
Ψυχρή προσαρμογή. Η γούνα, το στρώμα λίπους, το καφέ λίπος είναι όλοι οι τύποι μηχανισμών προσαρμογής στο κρύο σε διαφορετικά ζώα. Αυτοί οι μηχανισμοί δεν είναι χαρακτηριστικός ενός ενήλικα, επομένως μπορεί κανείς να ακούσει συχνά την άποψη ότι οι ενήλικες δεν είναι ικανοί για καμία φυσιολογική προσαρμογή στο κρύο, θα πρέπει να βασίζονται μόνο στην προσαρμογή της συμπεριφοράς (ρουχισμός και ζεστές κατοικίες). Ταυτόχρονα, λέγεται ότι ένα άτομο είναι ένα «τροπικό πλάσμα» που μπορεί να επιβιώσει στην Αρκτική μόνο λόγω του πολιτισμού του.
Ωστόσο, έχει αποδειχθεί ότι σε περιπτώσεις παρατεταμένης έκθεσης στο κρύο, οι άνθρωποι αναπτύσσουν ανοχή (αντοχή) στο κρύο. Το κατώφλι για την ανάπτυξη ρίγους και μεταβολών στις μεταβολικές θερμορρυθμιστικές αντιδράσεις μετατοπίζεται προς χαμηλότερες θερμοκρασίες. Μπορεί να εμφανιστεί ακόμη και μέτρια υποθερμία. Παρόμοια ανοχή παρατηρείται στους Αβορίγινες της Αυστραλίας, που μπορούν να περάσουν όλη τη νύχτα σχεδόν γυμνοί χωρίς να τρέμουν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος περίπου 0 o C, καθώς και στους Ιάπωνες δύτες, που βρίσκονται στο νερό για αρκετές ώρες στους περίπου 10 o C. Το ίδιο ισχύει και για τους δικούς μας «θαλάσσιους ίππους».
Έχει αποδειχθεί ότι το κατώφλι του ρίγους μπορεί να μετατοπιστεί προς χαμηλότερες θερμοκρασίες σε λίγες μόνο ημέρες, κατά τις οποίες τα υποκείμενα υποβλήθηκαν σε επανειλημμένη ψυχρή καταπόνηση. Με παρατεταμένη έκθεση (Εσκιμώοι, κάτοικοι της Παταγονίας), η ένταση του βασικού μεταβολισμού αυξάνεται κατά 25-50% - αυτή είναι μεταβολική προσαρμογή.
Τοπική προσαρμογή. Εάν τα χέρια ενός ζεστά ντυμένου ατόμου ψύχονται τακτικά, τότε ο πόνος στα χέρια μειώνεται. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ψυχρή αγγειοδιαστολή συμβαίνει σε υψηλότερη θερμοκρασία δωματίου.
Υποθερμία.Η υποθερμία εμφανίζεται όταν το T της μασχάλης πέσει κάτω από 35ο. Αυτό συμβαίνει πιο γρήγορα όταν βυθιστείτε σε κρύο νερό. Σε αυτή την περίπτωση, παρατηρείται μια κατάσταση παρόμοια με την αναισθησία - η εξαφάνιση της ευαισθησίας, η εξασθένηση των αντανακλαστικών αντιδράσεων, η μείωση της διεγερσιμότητας του κεντρικού νευρικού συστήματος, ο μεταβολικός ρυθμός, η επιβράδυνση της αναπνοής και ο καρδιακός ρυθμός και η πτώση της αρτηριακής πίεσης . Αυτή είναι η βάση για τη χρήση τεχνητής υποθερμίας, η οποία μειώνει την ανάγκη του εγκεφάλου για οξυγόνο και η μεγαλύτερη αιμορραγία γίνεται ανεκτή κατά τη διάρκεια επεμβάσεων στην καρδιά και στα μεγάλα αγγεία. Τώρα υπάρχουν γνωστές περιπτώσεις καρδιακής ανεπάρκειας κατά τη διάρκεια υποθερμίας για 40-60 λεπτά (Vereshchagin). Η υποθερμία διακόπτεται από την ταχεία θέρμανση του σώματος. Η τεχνητή υποθερμία πραγματοποιείται όταν οι μηχανισμοί της θερμορύθμισης είναι απενεργοποιημένοι.
Σε μεγάλη ηλικία, η υποθερμία αναπτύσσεται λόγω της υπέρβασης των αντιδράσεων της θερμοκρασίας - κανονικά, το T στο σώμα φτάνει τα 35 περίπου (φαινόμενο αντίθετο με τον πυρετό).
Η μείωση της θερμοκρασίας του σώματος στους 26-28 ° προκαλεί θάνατο από καρδιακή μαρμαρυγή.
παραγωγή θερμότητας
Οι διαδικασίες της ανθρώπινης ζωτικής δραστηριότητας συνοδεύονται από συνεχή παραγωγή θερμότητας στο σώμα του και μεταφορά θερμότητας στο περιβάλλον.
Ανθρώπινος οργανισμόςείναι ένα αυτορυθμιζόμενο σύστημα, ο φυσιολογικός μηχανισμός του οποίου, προκειμένου να διατηρείται σταθερή η θερμοκρασία του σώματος, στοχεύει στη διασφάλιση της συνεπούς ποσότητας της παραγόμενης θερμότητας ( παραγωγή θερμότητας) η ποσότητα της θερμότητας που εκπέμπεται στο εξωτερικό περιβάλλον ( μεταφορά θερμότητας) . Υπό κανονικές συνθήκες παραγωγή θερμότηταςείναι ίσο με μεταφορά θερμότητας.
Παραγωγή θερμότηταςστο ανθρώπινο σώμα εμφανίζεται ως αποτέλεσμα συνεχών εξώθερμων αντιδράσεων. Αυτές οι αντιδράσεις συμβαίνουν σε όλα τα όργανα και τους ιστούς, αλλά όχι εξίσου έντονες. Σε ιστούς και όργανα που εκτελούν ενεργό έργο (σε μυϊκό ιστό, ήπαρ, νεφρούς), απελευθερώνεται περισσότερη θερμότητα από ό,τι σε λιγότερο ενεργά (συνδετικός ιστός, οστά, χόνδρος).
Η απώλεια θερμότητας από τα όργανα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θέση τους: όργανα που βρίσκονται επιφανειακά, για παράδειγμα, το δέρμα, οι σκελετικοί μύες, εκπέμπουν περισσότερη θερμότητα και δροσίζουν περισσότερο από τα εσωτερικά όργανα, τα οποία προστατεύονται περισσότερο από την ψύξη.
Η παραγωγή θερμότητας και η μεταφορά θερμότητας οφείλονται στη δραστηριότητα του κεντρικού νευρικού συστήματος, το οποίο ρυθμίζει το μεταβολισμό, την κυκλοφορία του αίματος, την εφίδρωση και τη δραστηριότητα των σκελετικών μυών.
Η θερμότητα στο ανθρώπινο σώμα παράγεται ως αποτέλεσμα των ενεργειακών μετασχηματισμών στα ζωντανά κύτταρα. Η παραγωγή θερμότητας σχετίζεται με:
Με τη συνεχιζόμενη βιοχημική σύνθεση πρωτεϊνών και άλλων ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ;
Με ωσμωτική εργασία (μεταφορά ιόντων).
Με τη μηχανική εργασία των μυών (καρδιακός μυς, λείοι μύες διαφόρων οργάνων, σκελετικοί μύες).
Στο ανθρώπινο σώμα, το οποίο βρίσκεται σε κατάσταση σχετικής φυσικής ανάπαυσης, το 50% της θερμότητας παράγεται στα όργανα της κοιλιακής κοιλότητας (κυρίως στο ήπαρ). 20% - στους σκελετικούς μύες και το κεντρικό νευρικό σύστημα. 10% - κατά τη διάρκεια της εργασίας των αναπνευστικών και κυκλοφορικών οργάνων. Μέρος της ενέργειας που παράγεται στο σώμα κατά την εκτέλεση σωματικής εργασίας δαπανάται σε εξωτερική εργασία. Το κύριο μέρος πηγαίνει στο θερμικό Q T.P. . .
Βασική θερμοκρασία σώματος(πυρήνας) είναι σταθερός λόγω της ρύθμισης της έντασης παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η θερμοκρασία του σώματος ενός ατόμου συνήθως κρίνεται με βάση τη μέτρησή της στη μασχάλη. Εδώ, η θερμοκρασία σε ένα υγιές άτομο είναι 36,5–36,9 o C. Η θερμοκρασία στο ορθό μετράται συχνά, όπου είναι υψηλότερη από ό,τι στη μασχάλη, και είναι ίση με μέσο όρο 37,2–37,5 o C σε ένα υγιές άτομο.
Η θερμοκρασία του σώματος δεν παραμένει σταθερή, αλλά κυμαίνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας μεταξύ 0,5–0,7 ° C. Η ξεκούραση και ο ύπνος χαμηλώνουν τη θερμοκρασία, η μυϊκή δραστηριότητα την αυξάνει. Η μέγιστη θερμοκρασία σώματος παρατηρείται στις 16–18 η ώρα, η ελάχιστη στις 3–4 το πρωί. Για τους μακροχρόνιους εργαζόμενους σε νυχτερινές βάρδιες, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μπορεί να αντιστραφούν παραπάνω.
Θερμοκρασία δέρματοςο άνθρωπος υπό την επίδραση εξωτερικών συνθηκών ποικίλλει εντός σχετικά ευρέων ορίων.
Κατάσταση άνεσηςείναι η θερμική ισορροπία του ανθρώπινου σώματος και του περιβάλλοντος. Παράγοντες που επηρεάζουν την κατάσταση της θερμικής ισορροπίας του σώματος είναι:
Θερμοκρασία περιβάλλοντος (τοίχοι και επιφάνειες, γύρω αντικείμενα).
Θερμοκρασία, ταχύτητα κίνησης, υγρασία αέρα.
Η φύση των ρούχων.
Η αξία της ανθρώπινης παραγωγής θερμότητας.
Η αξία της παραγωγής θερμότηταςεξαρτάται από την ηλικία, το φύλο του ατόμου, τη διατροφή του, τη μυϊκή του δραστηριότητα κ.λπ.
Βασική (τυπική) ανταλλαγή(OO) του ανθρώπινου σώματος είναι η ποσότητα ενέργειας που δαπανάται από το ανθρώπινο σώμα σε πλήρη μυϊκή ανάπαυση, πριν από το φαγητό σε θερμοκρασία περιβάλλοντος που αντιστοιχεί στην ελάχιστη δραστηριότητα του μηχανισμού θερμορύθμισης. Ο βασικός μεταβολισμός εξαρτάται από τη λειτουργική κατάσταση ενός ατόμου, το φύλο, την ηλικία, το βάρος και υπολογίζεται σε θερμίδες ανά μονάδα βάρους ή μονάδα επιφάνειας σώματος.
Για έναν ενήλικα, η μέση τιμή RO είναι 1 kcal/kg/ώρα. Ως εκ τούτου, για έναν ενήλικα αρσενικό που ζυγίζει 70 κιλά, η κατανάλωση ενέργειας του RO είναι περίπου 1700 kcal / ημέρα, για τις γυναίκες - περίπου 1500 kcal / ημέρα.
Η διαδικασία μεταφοράς θερμότητας από το ανθρώπινο σώμα (μεταφορά θερμότητας) πραγματοποιείται:
Ακτινοβολία (ακτινοβολία) - 43 - 50%;
Συναγωγή (κίνηση) - 25 - 30%;
Εξάτμιση από την επιφάνεια του δέρματος και των πνευμόνων - 23 - 29%;
Θέρμανση τροφίμων - 1 - 2%;
Θέρμανση αέρα στους πνεύμονες - 1 - 1,5%;
Απώλεια θερμότητας με εκπομπές - λιγότερο από 1%.
Η αγωγιμότητα (conduction) είναι πολύ μικρή αξία, γιατί η θερμική αγωγιμότητα του ακίνητου αέρα είναι πολύ μικρή.
Αγωγή θερμότητας μεταβίβασηεκτελείται από την επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος σε στερεά αντικείμενα που έρχονται σε επαφή με αυτό ή υλικά του εξωτερικού περιβάλλοντος.
Η μεταφορά θερμότητας σε αυτή την περίπτωση συμβαίνει σύμφωνα με το νόμο Fourier:
όπου Q ΣΥΝΤ είναι η μεταφορά θερμότητας που έχει περάσει από τοίχο με εμβαδόν μικρόγια κάποιο χρονικό διάστημα τ, W;
μικρό- η επιφάνεια επαφής ενός ατόμου με ένα αντικείμενο, m 2,
t 1 -θερμοκρασία του εσωτερικού τοίχου (πακέτο ρούχων), o C;
t2-θερμοκρασία της εξωτερικής (κρύας) πλευράς, o C;
λ – συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας μιας συσκευασίας ρούχων, W / m ∙ o C;
δ – πάχος συσκευασίας ρούχων, m.
Μπορεί να φανεί από την παρουσιαζόμενη εξίσωση ότι η μεταφορά θερμότητας μέσω αγωγιμότητας αυξάνεται με μείωση της θερμοκρασίας του αντικειμένου με το οποίο έρχεται σε επαφή ένα άτομο, με αύξηση της περιοχής επαφής και μείωση του πάχους της συσκευασίας των ρούχων.
Μεταφορά θερμότητας μεταγωγήεκτελείται από την επιφάνεια του σώματος ή του ρουχισμού ενός ατόμου στον αέρα που κινείται γύρω του. Για τον υπολογισμό της μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο νόμος του Νεύτωνα:
Q CONV = α CONV. S (t OD - t V),
όπου α CONV – ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή, W / (m ∙ o C), εξαρτάται από το σχήμα του σώματος και την ταχύτητα της κίνησης του αέρα.
ΜΙΚΡΟ-επιφάνεια σώματος, m 2 ;
t OD -θερμοκρασία της επιφάνειας του σώματος (ρούχα).
t B -θερμοκρασία αέρα, περίπου C.
Η απώλεια θερμότητας μέσω μεταφοράς από την επιφάνεια του ρούχου που καλύπτει το σώμα εκφράζεται με τον τύπο
,
όπου μικρό –
– η αναλογία της επιφάνειας του σώματος που καλύπτεται από ρούχα προς την επιφάνεια των εκτεθειμένων μερών του σώματος.
α CONV -συντελεστής μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή, W / (m ∙ o C);
t OD -
t B -θερμοκρασία αέρα, περίπου C.
Απαγωγή θερμότητας από ακτινοβολία- αυτή είναι η μεταφορά θερμότητας με τη μορφή ακτινοβολούμενης ενέργειας από την επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος στις γύρω επιφάνειες που έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία ή στον περιβάλλοντα χώρο. Η ποσότητα της θερμότητας που εκπέμπεται από την ακτινοβολία εξαρτάται από τη θερμοκρασία της επιφάνειας του σώματος (ρούχα), τη θερμοκρασία των τοίχων και των επιφανειών που περιβάλλουν το σώμα.
Η ακτινοβολία του ανθρώπινου σώματος χαρακτηρίζεται από μήκος κύματος από 5 έως 40 μικρά και το ανθρώπινο δέρμα απορροφά τις υπέρυθρες ακτίνες ως ένα εντελώς μαύρο σώμα.
Υπό τις συνθήκες λειτουργίας του ρουχισμού, υπάρχει σχεδόν μικρή διαφορά στη θερμοκρασία του σώματος και των ρούχων. Σε αυτή την περίπτωση, η εξίσωση για τον προσδιορισμό της ποσότητας θερμότητας που μεταφέρεται από την ακτινοβολία δίνεται από
Q RAD \u003d α RAD S RAD (t 1 - t 2),
όπου α RAD– συντελεστής ακτινοβολίας (μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία), W / (m 2 ∙ o C);
S RAD -επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος που εμπλέκεται στην ανταλλαγή θερμότητας ακτινοβολίας, m 2.
t1-θερμοκρασία της επιφάνειας του ανθρώπινου σώματος (ρούχα).
t 2 -θερμοκρασία επιφάνειας των γύρω σωμάτων, o C.
Εκπομπή α RADεξαρτάται από τη θερμοκρασία της επιφάνειας του ανθρώπινου σώματος (ρούχα) και τη θερμοκρασία των γύρω αντικειμένων. Δεν εμπλέκεται ολόκληρη η επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος στη μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία, επειδή ορισμένα μέρη του σώματος ακτινοβολούνται αμοιβαία και δεν συμμετέχουν στην ανταλλαγή θερμότητας. Η ανταλλαγή θερμότητας με ακτινοβολία περιλαμβάνει το 74-75% της επιφάνειας του ανθρώπινου σώματος στην καθιστή θέση και το 77-85% στην όρθια θέση.
Η επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος εξαρτάται από το ύψος και το βάρος του και μπορεί να προσδιοριστεί από το γράφημα που φαίνεται στο Σχήμα 1.1.
Εικ.1.1. Εξάρτηση της επιφάνειας του σώματος από το ύψος και το σωματικό βάρος
ο άνθρωπος
Εικόνα 1.2. φαίνεται η εξάρτηση της επιφάνειας του ανθρώπινου σώματος που εμπλέκεται στην ανταλλαγή θερμότητας ακτινοβολίας από το ύψος και το βάρος.
Εικ.1.2. Η εξάρτηση της επιφάνειας του ανθρώπινου σώματος που εμπλέκεται
στη μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία, από ανάπτυξη και μάζα
Απώλεια θερμότητας από την επιφάνεια του σώματος ντυμένος άντραςκαθορίζονται από την εξίσωση
όπου μικρό – η επιφάνεια του σώματος ενός γυμνού ατόμου, m 2.
S OD -επιφάνεια του σώματος που καλύπτεται με ρούχα, m 2;
ΕΤΣΙ -ανοιχτή επιφάνεια του σώματος, m 2;
t OD -θερμοκρασία επιφάνειας ρούχων, °C;
t SR -μέση θερμοκρασία ακτινοβολίας, o C.
Μεταφορά θερμότητας με εξάτμισηπραγματοποιείται με εξάτμιση της υγρασίας διάχυσης και του ιδρώτα. Υγρασία διάχυσης(ανεπαίσθητη εφίδρωση) χάνεται από την επιφάνεια του ανθρώπινου δέρματος και της ανώτερης αναπνευστικής οδού σε συνθήκες θερμικής άνεσης και ψύξης σε κατάσταση σχετικής φυσικής ανάπαυσης. Υπό άνετες συνθήκες (ξηρή ψύξη), η ποσότητα ατμού που απελευθερώνεται από 1 m 2 της επιφάνειας του ανθρώπινου σώματος είναι 23 g/h και από ολόκληρη την επιφάνεια - 40-42 g/h. Ταυτόχρονα, το 1/3 οφείλεται στην απώλεια θερμότητας από την εξάτμιση από την ανώτερη αναπνευστική οδό και στα 2/3 από την επιφάνεια του δέρματος.
Απώλεια θερμότητας λόγω εξάτμισης από την ανώτερη αναπνευστική οδόκαθορίζεται από την εξίσωση
Q EXP.BREATH = 14,9 10 -6 Q T.P. (1880 - R A),
όπου Q T.P. – παραγωγή ανθρώπινης θερμότητας W ,
R A -μερική πίεση ατμών στον ατμοσφαιρικό αέρα, Pa.
Ρυθμός εξάτμισης υγρασίαςαπό την επιφάνεια του σώματος εξαρτάται από:
Διαφορές στις μερικές πιέσεις ατμών στο οριακό στρώμα κοντά στο δέρμα και στον περιβάλλοντα αέρα,
ταχύτητα αέρα;
Διαπερατότητα αέρα και ατμών των ρούχων.
Επιφάνεια βρεγμένη με ιδρώτα.
Υγρή επιφάνεια του σώματοςμπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο
,
όπου Ρ ΝΑΣ.Κ - πίεση κορεσμένο ατμόσε θερμοκρασία δέρματος πάνω από υγρές περιοχές του δέρματος.
Απώλεια θερμότητας με εξάτμιση της υγρασίας διάχυσηςαπό την επιφάνεια του δέρματος μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση
Q ISP.D \u003d 3.06 10 -3 S (256t K - 3360 - P A),
όπου R A - μερική πίεση ατμών στον ατμοσφαιρικό αέρα.
t K -θερμοκρασία δέρματος, o C.
Ποσότητα εφίδρωσηςάτομο ορίζεται ως:
Το επίπεδο σωματικής δραστηριότητας ενός ατόμου ;
μετεωρολογικές συνθήκες·
Ο βαθμός συμμόρφωσης του ρουχισμού με τις συνθήκες χρήσης.
Μέγιστη δυνατή απώλεια θερμότητας από την εξάτμιση του ιδρώτα Qsp.p.μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση
Q ISP.P \u003d 17.3. (Ε Φ - ε) . (0,5 + √v),
όπου Ε Φ – μέγιστη δυνατή πίεση υδρατμώνσε θερμοκρασία ανθρώπινου δέρματος, mm Hg.
μιείναι η πίεση των υδρατμών στον αέρα ( απόλυτη υγρασία), mm Hg, προσδιορίζεται από δεδομένα πίνακα ανάλογα με τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία.
διαφορά (Εφ - ε) που ονομάζεται φυσιολογική ανεπάρκεια κορεσμούκαι προσδιορίζεται ανάλογα με την ταχύτητα κίνησης του αέρα και την πιθανή ποσότητα εξάτμισης του ιδρώτα Rαπό την επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος.
Οι άνετες αισθήσεις θερμότητας μπορούν να παρατηρηθούν μόνο σε ορισμένες αναλογίες μεταφοράς θερμότητας με εξάτμιση και μεταφορά θερμότητας με ροή θερμότητας (Q CONV + Q RAD + Q COND).Άνετο επίπεδο μεταφοράς θερμότητας με εξάτμιση Q ΕΣΠ.Π.Κ, W, προσδιορίζεται από την εξίσωση
.
Διαρροή θερμότητας κατά την αναπνοήαντιπροσωπεύει ένα μικρό κλάσμα της συνολικής απώλειας θερμότητας και αυξάνεται με την αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας και τη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα.
Απώλεια θερμότητας για τη θέρμανση του εισπνεόμενου αέρα Q IN.H, W, μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση
Q DYH.N = 0,0012. Q E.T. (34 - t V),
όπου t B – θερμοκρασία περιβάλλοντος αέρα, o С;
34 - η μέση θερμοκρασία του εκπνεόμενου αέρα, o C.
Σύμφωνα με τον A.I. Beketov, συνιστάται η μέτρηση της θερμοκρασίας του εκπνεόμενου αέρα ανάλογα με τη θερμοκρασία του εισπνεόμενου αέρα (Πίνακας 1.1.).
