Šilumos susidarymas ir išleidimas iš organizmo. Fiziologinis pagrindas. Šilumos perdavimas ir žmogaus šilumos reguliavimas
Šilumos susidarymas, arba šilumos gamyba, nustatomas pagal medžiagų apykaitos greitį. Šilumos susidarymo reguliavimas didinant ar mažinant metabolizmą yra vadinamas cheminiu termoreguliacija.
Kūno sukuriama šiluma nuolat perduodama į jo išorinę aplinką. Jei nebūtų šilumos perdavimo, kūnas mirs nuo perkaitimo. Šilumos perdavimas gali padidėti ir sumažėti. Šilumos perdavimo reguliavimas keičiant jo fiziologines funkcijas vadinamas fiziniu termoreguliacija.
Šilumos kiekis organizme priklauso nuo medžiagų apykaitos organuose lygio, kurį lemia trofinė nervų sistemos funkcija. Didžiausias šilumos kiekis išskiriamas organuose, kurių medžiagų apykaita intensyvi - griaučių raumenyse ir liaukose, daugiausia kepenyse ir inkstuose. Mažiausiai šilumos išsiskiria kauluose, kremzlėje ir jungiamojoje dalyje.
Didėjant aplinkos temperatūrai, šilumos išsiskyrimas mažėja, o mažėjant - didėja. Todėl tarp aplinkos temperatūros ir šilumos išsiskyrimo yra atvirkščiai proporcingi santykiai. Vasarą šilumos gamyba sumažėja, o žiemą padidėja.
Šilumos susidarymo ir šilumos perdavimo santykis priklauso nuo aplinkos temperatūros. 15–25 ° C aplinkoje šilumos išsiskyrimas ramybės metu rūbuose yra to paties lygio ir yra subalansuotas šilumos perdavimu (abejingumo zona). Kai terpės temperatūra yra žemesnė kaip 15 ° C, tokiomis pačiomis sąlygomis šilumos gamyba padidėja esant 0 ° C ir palaipsniui sumažėja iki 15 ° C (apatinė padidėjusio metabolizmo zona). Jei terpės temperatūra yra 25-35 ° C, metabolizmas šiek tiek sumažėja (silpno metabolizmo zona) ir palaikomas termoreguliacija. Kai aplinkos temperatūra pakyla aukščiau 35 ° C, sutrinka termoreguliacija, padidėja medžiagų apykaita ir kūno temperatūra (padidėjusi metabolizmo viršutinė zona, perkaitimo zona). Todėl padidinus aplinkos temperatūrą ar sušilus kūnui, šilumos gamyba sumažėja tik iki tam tikro lygio, esant tam tikrai aplinkos temperatūrai. Ši temperatūra vadinama kritine, nes tolimesnis jos padidėjimas nebeleidžia mažėti, o didėja šilumos išsiskyrimas ir kūno temperatūra. Lygiai taip pat aušinant susidaro kritinė aplinkos temperatūra, žemiau kurios šilumos gamyba pradeda mažėti.
Po raumenų poilsio šilumos išsiskyrimas kūno aušinimo metu padidėja nereikšmingai.
Ypač didelis šilumos susidarymo padidėjimas esant žemai aplinkos temperatūrai pastebimas drebulio ir raumenų darbo metu. Netaisyklingi, smulkūs raumenų susitraukimai - drebulys ir padidėję judesiai, kuriuos žmogus daro šaltuoju metu, norėdamas sušilti ir atsikratyti šaltkrėtis ar drebulys, padidinti trofines funkcijas, žymiai padidinti medžiagų apykaitą ir šilumos gamybą. Šilumos gamyba šiek tiek padidėja ir su goosebumps - susitraukiant plauko maišui.
Reikėtų pažymėti, kad vaikščiojimas padidina šilumos gamybą beveik 2 kartus, o greitas bėgimas - 4-5 kartus, kūno temperatūra gali padidėti keliomis dešimtosiomis laipsnio dalimis, o temperatūros padidėjimas darbo metu pagreitina oksidacinius procesus ir taip prisideda prie baltymų skilimo produktų oksidacijos. Tačiau ilgai dirbant aukštesnėje nei 25 ° C aplinkos temperatūroje kūno temperatūra gali padidėti 1–1,5 ° C, o tai jau sukelia gyvybinių funkcijų pokyčius ir sutrikimus. Kai raumenims dirbant aukštoje aplinkos temperatūroje kūno temperatūra pakyla daugiau kaip 39 ° C, gali įvykti šilumos smūgis. Raumenys sudaro 65–75% šilumos, net 90% - intensyviai dirbant.
Likusi šilumos dalis susidaro liaukų organuose, daugiausia kepenyse.
Poilsio metu kūnas nuolat praranda šilumą: 1) dėl šilumos spinduliuotės arba pernešdamas šilumą odai į aplinkinį orą; 2) šilumos laidumas arba tiesioginis šilumos perdavimas tiems objektams, kurie liečiasi su oda; 3) išgarinimas iš odos ir plaučių paviršiaus.
Poilsio metu 70–80% šilumos oda perduoda į aplinką šilumos spinduliuotės ir šilumos laidumo būdu, o apie 20% odos išgarina odoje (prakaitavimas) ir plaučiuose. Šilumos nuostoliai šildant iškvepiamą orą, šlapimą ir išmatas yra nereikšmingi - 1,5-3% viso šilumos perdavimo.
Raumenų darbo metu staigiai padidėja šilumos perdavimas garinant (žmonėms, daugiausia prakaituojant), pasiekiant iki 90% visos dienos šilumos.
Šilumos perdavimas šilumos spinduliuote ir šilumos laidumas priklauso nuo temperatūros skirtumo tarp odos ir aplinkos. Kuo aukštesnė odos temperatūra, tuo didesnis šilumos perdavimas nurodytais būdais. L odos temperatūra priklauso nuo kraujo tekėjimo į ją. Didėjant aplinkos temperatūrai, arterioliai ir odos kapiliarai. Bet kadangi odos temperatūros skirtumas mažėja, absoliuti šilumos perdavimo vertė esant aukštai aplinkos temperatūrai yra mažesnė nei žemai.
Lyginant odos temperatūrą su aplinkos temperatūra, šilumos perdavimas sustoja. Toliau didėjant aplinkos temperatūrai, oda ne tik nepraranda šilumos, bet ir įkaista. Šiuo atveju nėra šilumos perdavimo šilumos spinduliuote ir šilumos laidumo, o šiluma perduodama tik garinant.
Priešingai, šaltuoju metu arterioliai ir kapiliarai susiaurėja, oda tampa blyški, sumažėja per šunį tekančio kraujo kiekis, sumažėja odos temperatūra, išlyginamas odos ir aplinkos temperatūrų skirtumas, sumažėja šilumos perdavimas.
Žmogus sumažina šilumos perdavimą dirbtiniais užvalkalais (skalbiniais, drabužiais ir pan.). Kuo daugiau oro šiuose dangčiuose, tuo lengviau sulaiko šilumą.
Šilumos perdavimo reguliavimas garinant vandenį vaidina didelę reikšmę, ypač dirbant raumenims ir žymiai padidėjus aplinkos temperatūrai. Išgarinant 1 dm 3, organizmas praranda 2428,4 kJ vandens iš odos ar gleivinių.
Odos netekimas atsiranda dėl vandens prasiskverbimo iš giliųjų audinių į odos paviršių ir daugiausia dėl prakaito liaukų funkcijos. Vidutinėje aplinkos temperatūroje suaugęs žmogus praranda 1674,8–2093,5 kJ per parą, išgaravęs iš odos.
Dėl smarkiai padidėjusio prakaitavimo, kylant aplinkos temperatūrai ir atliekant raumenų darbą, žymiai padidėja šilumos perdavimas, nors ne visi prakaitai išgaruoja.
Dideli prakaito nuostoliai yra susiję su didelių mineralinių druskų kiekių praradimu, nes vien valgomosios druskos kiekis prakaite yra 0,3–0,6%. Prarandant 5–10 dm 3 prakaito, prarandama 25–30 gramų natrio chlorido. Taigi, jei troškulį, atsirandantį dėl per didelio prakaitavimo, patenkina vanduo, tada atsiranda rimtų sutrikimų, nes netenkama daug druskos (traukuliai ir kt.). Jau praradus 2 dm 3 prakaito, susidaro druskos trūkumas organizme. Šie nuostoliai kompensuojami geriant vandenį, kuriame yra 0,5–0,6% natrio chlorido, kurį rekomenduojama gerti stipriai prailginant prakaitavimą.
Nuo plaučių paviršiaus nuolat garuoja vanduo. Iškvėptas oras yra 95–98% prisotintas vandens garų, todėl kuo sausesnis įkvepiamas oras, tuo daugiau šilumos išsiskiria išgarinant iš plaučių. Įprastomis sąlygomis į plaučius kasdien išgaruoja 300–400 cm 3 vandens, tai atitinka 732,7–962,9 kJ. Esant aukštai temperatūrai, kvėpavimas greitėja, o šaltuoju metu jis tampa retas. Vandens išgarinimas iš odos ir plaučių paviršiaus tampa vieninteliu šilumos perdavimo būdu, kai oro temperatūra pasiekia kūno temperatūrą. Esant tokioms sąlygoms, ramybėje išgaruoja daugiau nei 100 cm 3 prakaito per valandą, kas leidžia per valandą duoti apie 251,2 kJ.
Vandens išgarinimas iš odos ir plaučių paviršiaus priklauso nuo santykinės drėgmės. Pasibaigia ore, prisotintame vandens garais. Todėl buvimas drėgname karštame ore, tokiame kaip vonia, yra sunkiai toleruojamas. Drėgname ore žmogus jaučiasi blogai, net esant gana žemai aplinkos temperatūrai - 30 ° C. Odiniai ir guminiai drabužiai yra blogai toleruojami, nes yra nepralaidūs ir prakaitui neįmanoma išgaruoti, todėl po tokiais drabužiais kaupiasi prakaitas. Esant aukštai oro temperatūrai ir dirbant odinius bei guminius drabužius, žmogaus kūno temperatūra pakyla.
Žmogaus perkaitimas prisotintais vandens garais yra ypač pavojingas, nes neįmanoma atsikratyti perteklinio karščio efektyviausiu būdu - garinimu.
Priešingai, sausame ore žmogus gana lengvai toleruoja žymiai aukštesnę temperatūrą nei drėgnas.
Didelės reikšmės norint padidinti šilumos perdavimą šilumos spinduliuotės būdu, šilumos laidumas ir garinimas yra oro judėjimas. Padidėjęs oro greitis padidina šilumos perdavimą. Esant grimzlei ir vėjui, šilumos nuostoliai dramatiškai padidėja. Bet jei aplinkinis oras turi aukštą temperatūrą ir yra prisotintas vandens garų, tada oro judėjimas neatvėsta. Todėl fizinį termoreguliaciją užtikrina: 1) širdies ir kraujagyslių sistema, kuri lemia kraujo antplūdį ir nutekėjimą odos kraujagyslėse, taigi ir šilumos kiekį, kurį oda perduoda į aplinką; 2) kvėpavimo sistema, t.y., plaučių ventiliacijos pokyčiai; 3) prakaito liaukų funkcijos pakitimas.
Šilumos reguliavimą vykdo nervų sistema ir per hormonus. Didelę reikšmę turi sąlygoti aplinkos, kurioje kūnas buvo pakartotinai šildomas ar aušinamas, refleksai.
Širdies ir kraujagyslių sistemos, kvėpavimo ir prakaito liaukų funkcijos pokyčius refleksiškai reguliuoja išorinių pojūčių dirginimas ir ypač odos receptorių sudirginimas, keičiantis aplinkos temperatūrai, taip pat vidaus organų nervų galūnių dirginimas esant kūno temperatūros svyravimams. Fiziologinius fizinio termoreguliacijos mechanizmus vykdo smegenų pusrutuliai, tarpiniai, pailgi ir nugaros smegenys.
Šilumos perdavimas pasikeičia gavus hormonus, kurie keičia organų, dalyvaujančių fiziniame termoreguliacijoje, funkcijas.
Iš tiesų, terminės pusiausvyros pažeidimas įvyksta dėl žalos vidaus organams, dalyvaujantiems reguliuojant šilumą.
Paprastai žmogaus temperatūra turi būti 36,2–37 laipsniai. Žmogaus kūno termoreguliacija yra kūno sugebėjimas valdyti šilumos perdavimą taip, kad temperatūra neviršytų leistinos vertės. Šiluminė pusiausvyra pasiekiama tokiu būdu: dėl biocheminių procesų keičiant kraujo apytakos ir prakaito kiekį. Tuo pačiu metu už balanso normalizavimą iš karto atsakingos visos šilumos perdavimo rūšys, skiriasi tik jų įsitraukimo laipsnis.
Mainų reguliavimo mechanizmas
Cheminis šilumos perdavimas pasiekiamas gaminant energiją. Šiame procese dalyvauja visi organai, ypač kai pro juos praeina kraujas. Didžiausias energijos kiekis gaminamas skersiniuose raumenyse ir kepenyse. Kūno temperatūros pusiausvyros kontrolė dėl šiluminės energijos išsiskyrimo yra fizinis šilumos reguliavimas. Tai atliekama naudojant tiesioginį šilumos mainą su šaltais daiktais, oru, infraraudonaisiais spinduliais. Tai taip pat gali apimti kvėpavimą ir prakaito išgarinimą iš odos.
Kaip palaikoma šiluminė pusiausvyra
Vidinę temperatūrą kontroliuoja specialūs jautrūs receptoriai. Daugiausia jų yra odoje, burnos gleivinėje ir viršutiniuose kvėpavimo takuose. Jei aplinkos sąlygos nėra normalios, receptoriai siunčia signalą smegenims ir atsiranda perkaitimo ar hipotermijos jausmas. Šilumos susidarymo ar praradimo procesus suaktyvina termoreguliacijos centras.
Verta paminėti, kad energijos gamybos mechanizmai atsiranda ir dėl tam tikrų hormonų. Pavyzdžiui, tiroksinas padidina šilumos gamybą, pagreitindamas medžiagų apykaitos procesus. Adrenalinas turi tą patį poveikį, tačiau jis yra dėl oksidacijos procesų pagreitėjimo. Be to, adrenalinas sutraukia odos kraujagysles, o tai taip pat padeda palaikyti šilumą.
Biocheminis metodas
Biocheminiu būdu pusiausvyra pasiekiama padidinus oksidacijos procesus, vykstančius žmogaus kūne. Išoriškai toks reiškinys pasireiškia drebuliu raumenyse, kuris atsiranda, jei kūnas yra hipoterminis. Dėl to kūnui tiekiama daugiau šilumos, kad būtų pasiekta pusiausvyra. Jei žemesnėms aplinkos temperatūroms šiluma nesukuriama, tai rodo disbalansą.
Padidėjusi kraujo apytaka
Šilumos disbalansą taip pat reguliuoja tiekiamo kraujo tūrio, kuris energiją iš organų perduoda į kūno paviršių, intensyvumo pokytis. Kraujo apytaką pagerina išsiplėtę / sutraukiantys indai. Jei reikia sumažinti temperatūrą, atsiranda išsiplėtimas. Norėdami padidinti šilumą - susiaurėja. Tiekiamo kraujo tūris gali skirtis trisdešimt kartų, pirštų viduje - iki šešių šimtų kartų.
Prakaito intensyvumas
Fizinis šilumos perdavimo reguliavimas gali atsirasti dėl padidėjusio prakaito. Tokiu atveju šilumos pusiausvyra pasiekiama išgarinant. Kūno garuojančio aušinimo mechanizmai yra nepaprastai svarbūs kūnui. Pavyzdžiui, jei aplinkos temperatūra siekia 36 laipsnius, šilumos perdavimas iš žmogaus į išorinę atmosferą vyksta daugiausia dėl prakaito išsiskyrimo ir jo išgarinimo.
Leistinas aplinkos parametrų diapazonas
Esant įvairiems aplinkos parametrų diapazonams, termoreguliacijos mechanizmai palaiko šiluminę pusiausvyrą. Oro sąlygomis, kai fizinis termoreguliacija nustato optimalų žmogaus metabolizmo lygį, nėra įtampos ir kitų neigiamų pojūčių. Tokios sąlygos laikomos optimaliomis ar patogiomis. 
Erdvė, kurioje išorinė aplinka beveik visiškai sugeria kūno generuojamą šilumą, tačiau tuo pat metu reguliavimo mechanizmai palaiko kūno temperatūros kontrolę, laikoma priimtina patogia.
Sąlygos, kuriomis pažeidžiamas kūno šiluminis balansas, laikomos nepatogiomis. Jei termoreguliacijos mechanizmai veikia žemą įtampą, tada sąlygos nustatomos kaip nepatogios. Tokiai aplinkai būdingi meteorologiniai parametrai, neviršijantys leistinos normos.
Jei parametrai viršija nustatytas vertes, šilumos valdymo sistemos veikia sustiprintu (intensyviu) režimu. Tokios sąlygos sukelia didelį diskomfortą, yra šilumos balanso pažeidimas. Yra kūno peršalimas arba jo perkaitimas, atsižvelgiant į tai, kurioje pusėje šiluminė pusiausvyra yra nusiminusi, į pliusą ar minusą.
Šilumos balanso priežastys
Maži šiluminės energijos gamybos ir jos perdavimo į atmosferą pokyčiai vyksta fizinio streso metu. Tai nėra pažeidimas, nes ramioje būsenoje, ramybės būsenoje, visi termoreguliacijos procesai greitai grįžta į normalų.
Šilumos apykaitos sutrikimas, kaip taisyklė, atsiranda dėl sisteminių ligų, kurias lydi uždegiminiai procesai organizme. Nepaisant to, situacijos, dėl kurių uždegimo metu smarkiai padidėjo kūno temperatūra, neteisingai laikomos patologinėmis.
Atrodo, kad karščiavimas ir karščiavimas sustabdo bakterijų, virusų paveiktų ląstelių augimą. Tiesą sakant, šios struktūros yra natūrali apsauginė imuninės sistemos reakcija, todėl gydymas čia nereikalingas.
Iš tiesų, terminės pusiausvyros pažeidimas įvyksta dėl vidaus organų, dalyvaujančių reguliuojant šilumą, pažeidimo - pagumburio, smegenų (stuburo ir smegenų), hipofizės.
Fizinis ir biocheminis šilumos perdavimo reguliavimas sutrinka, jei yra mechaninių kūno pažeidimų, navikų formavimosi, kraujavimų. Be to, jie padidina širdies ir kraujagyslių bei endokrininės sistemos ligų pažeidimus, hormoninio lygio sutrikimus, fizinį perkaitimą / hipotermiją.
Patologijos gydymas
Norint atkurti teisingą šilumos reguliavimo mechanizmų srautą, reikalingas tinkamas gydymas, kuris paskirtas išsiaiškinus pažeidimo priežastis gaminant ir tiekiant šiluminę energiją. Gydytojas, prieš nustatydamas, koks gydymas reikalingas, paskirs siuntimą pas neurologą, rekomenduos atlikti laboratorinius tyrimus ir atlikti paskirtus medicininius tyrimus. Tik toks požiūris leis jums suplanuoti tinkamą gydymą, kuris padės atkurti natūralios termoreguliacijos sistemą.
Šilumos perdavimasžmogaus kūne tai yra fiziologiniai procesai, užtikrinantys kūno temperatūros palaikymą tam tikrose ribose su mažais svyravimais.
Šilumos perdavimas žmogaus kūne
Kūno temperatūra visada yra maždaug tame pačiame lygyje (pagal savireguliacijos principą). Dėl nukrypimo nuo lygio reikia nedelsiant imtis veiksmų, kad būtų normalizuota temperatūra.
Pastovią kūno temperatūrą gali užtikrinti du priešingai nukreipti procesai - tai šilumos gamyba ir šilumos perdavimas.
Šilumos gamyba (šilumos gamyba organizme) daugiausia priklauso nuo teisingo ir intensyvaus medžiagų apykaitos procesų darbo ir yra vadinama cheminiu šilumos reguliavimu. Kūno paviršiaus šilumos perdavimas į išorinę aplinką vadinamas fiziniu šilumos reguliavimu.
Priežastys, kodėl rankos ir kojos užšąla?
Taip atsitinka, kad šilumos perdavimo procesuose vyrauja šilumos gamybos procesai, o tada kūnas perkaista. Jei šilumos perdavimo procesai vyrauja virš šilumos gamybos procesų, tada gali įvykti aušinimas.
Kai lauke šalta, daugelis žmonių skundžiasi, kad rankos ir kojos užšąla. Šalčio jausmas gali neišnykti, net jei jau esate šiltoje patalpoje. Iš pradžių reikia suprasti, kodėl galūnės užšąla - tai vyksta visą laiką arba tam tikromis aplinkybėmis. Manoma, kad pirštai ir kojų pirštai užšąla greičiau nei kitos kūno dalys, ir tai yra normalu. Nes ant kojų ir delnų yra daugiau jungiamojo audinio ir mažiau raumenų, o juose kraujotaka intensyvesnė. Reikia atsiminti, kad šiose vietose yra tik odos plotai, kurie išskiria šilumą, ir nėra riebalinio audinio, kuris ją sulaikytų. Mūsų delnai ir pėdos yra nutolę nuo kūno šilumos šaltinių, jie blogai aprūpinti krauju. Tuo pačiu metu sveiki žmonės sušąla daug mažiau nei ploni; jų „riebalai“ juos sušildo. Galūnių užšalimas taip pat gali būti įspėjimas kūnui apie paslėptą ligą. Ir jei tyrimas dar nebuvo atliktas ir nebuvo išsiaiškinta tikroji nuolat sustingusių kojų ir rankų priežastis, tada, norint išlaikyti normalią kūno būklę, būtina vartoti kontrastines vonias ir valgyti teisingai.
Taigi kodėl galūnės užšąla?
Priežastys, dėl kurių kojos ir rankos užšąla, gali būti daug, apsvarstykite dažniausiai pasitaikančias iš jų:
- VVD (vegetatyvinė-kraujagyslinė distonija) buvimas sutrikdo normalų kraujagyslių funkcionavimą.
- Žmogus gali greitai prarasti šilumą iš organizmo, turėdamas nepakankamą geležies kiekį.
- Jei turite riebaluose tirpaus vitamino A ir E trūkumą, tai taip pat gali sukelti rankų ir kojų užšalimą.
- prie skydliaukės veiklos sutrikimas , taip pat yra nuolatinis galūnių aušinimas.
Norint sušildyti galūnes ir atsikratyti ligos, būtina teisingai gyventi, atsisakyti blogų įpročių, valgyti teisingai ir rūpintis savo sveikata. Taip pat gali padėti kontrastinių rankų ir kojų vonių priėmimas, apsilankymai voniose ir saunose, privaloma gimnastika ir galūnių masažas. Norėdami laiku užkirsti kelią skydliaukės ligoms ir apskritai pagerinti savijautą, rekomenduojame vartoti vaistą
Šilumos susidarymas nustatomas pagal medžiagų apykaitos greitį.
Šilumos susidarymo reguliavimas didinant ar mažinant metabolizmą vadinamas cheminiu termoreguliacija. Kūno sukuriama šiluma nuolat atiduodama aplinkai. Jei šilumos perdavimas neįvyktų, kūnas mirs nuo perkaitimo.
Šilumos perdavimo reguliavimas keičiant jį atliekančias fiziologines funkcijas vadinamas fiziniu termoreguliacija.
Didžiausias šilumos kiekis išskiriamas organuose, kurių medžiagų apykaita intensyvi - griaučių raumenyse, liaukose, kepenyse ir inkstuose.
Raumenys sudaro 65–75% šilumos, o intensyviai dirbant - net 90%, visa likusi šiluma susidaro liaukų organuose, daugiausia kepenyse.
Didėjant aplinkos temperatūrai, šilumos išsiskyrimas mažėja, o mažėjant - didėja. Todėl tarp aplinkos temperatūros ir šilumos išsiskyrimo yra atvirkščiai proporcingi santykiai. Vasarą šilumos gamyba sumažėja, žiemą - padidėja. Bet kai aplinkos temperatūra pakyla aukščiau 35 ° C, sutrinka termoreguliacija (perkaitimo zona), padidėja medžiagų apykaita ir kūno temperatūra. Ši temperatūra vadinama kritine. Tokiu pat būdu aušinant susidaro kritinė aplinkos temperatūra, žemiau kurios šilumos gamyba pradeda mažėti.
Esant 15-25 0 C aplinkos temperatūrai, šiluma, susidaranti ramybės būsenoje, yra tame pačiame lygyje ir yra subalansuota šilumos perdavimu (abejingumo zona).
Normaliomis sąlygomis kūno temperatūra yra santykinai pastovi. Vidutinė kūno temperatūra yra temperatūra pažastyje, temperatūra 36,5–37 o C.
Kai reikalinga papildoma šiluma palaikyti pastovią kūno temperatūrą, ją galima pasirinkti šiais būdais:
- - dėl savavališko lokomotorinio aparato veiklos;
- - dėl nevalingo tonizuojančio ar ritmingo raumenų aktyvumo: drebulys, kurį sukelia peršalimas (toninį aktyvumą galima nustatyti atliekant elektromiografiją);
- - dėl medžiagų apykaitos procesų, nesusijusių su raumenų susitraukimu, pagreitėjimo; ši šilumos susidarymo forma vadinama ne antinksčių termogeneze (vaikams).
Suaugęs žmogus dreba ir padažnėja judesiai, kuriuos jis daro norėdamas palaikyti šilumą - svarbiausias termogenezės mechanizmas.
Šilumos gamyba taip pat šiek tiek padidėja dėl „goosebumps“ - susitraukiant plauko maišelių raumenims.
Vaikščiojimas padidina šilumos išsiskyrimą beveik 2 kartus, o greitas bėgimas - 4-5 kartus, kūno temperatūra gali padidėti keliomis dešimtosiomis laipsniais. Ilgai intensyviai dirbant aplinkos temperatūroje, aukštesnėje nei 25 0 C, kūno temperatūra pakyla 1–1,5 0 C, o tai sukelia kūno pokyčius ir sutrikimus. Dirbant raumenims esant aukštai aplinkos temperatūrai, kūno temperatūra pakyla virš 39 0 C, gali atsirasti šilumos smūgis.
Šilumos išsklaidymas
Kūnas ramybėje nuolat praranda šilumą:
- - šilumos spinduliavimas arba šilumos perdavimas iš odos į aplinkinį orą;
- - šilumos laidumas arba tiesioginis šilumos perdavimas tiems objektams, kurie liečiasi su oda;
- - vandens išgaravimas iš odos ir plaučių paviršiaus.
Poilsio metu 70–80% šilumos išleidžiama į aplinką per šilumą ir šilumos laidumą, apie 20% sudaro vandens išgarinimas iš odos paviršiaus (prakaitavimas) ir plaučiai. Šilumos nuostoliai šildant iškvepiamą orą, šlapimą ir išmatas yra nereikšmingi ir sudaro 1,5–3% viso šilumos perdavimo. Raumenų darbo metu staigiai padidėja šilumos perdavimas garinant (prakaituojant) ir pasiekia iki 90% viso dienos šilumos kiekio.
Šilumos perdavimas šilumos spinduliuote ir šilumos laidumas priklauso nuo temperatūros skirtumo tarp odos ir aplinkos. Kuo aukštesnė odos temperatūra, tuo didesnis šilumos perdavimas nurodytais būdais. Odos temperatūra priklauso nuo kraujo tekėjimo į ją. Didėjant aplinkos temperatūrai, arterioliai ir kapiliarai plečiasi, oda parausta, per ją tekančio kraujo kiekis padidėja, odos temperatūra pakyla, o šilumos perdavimas padidėja dėl šilumos spinduliuotės ir šilumos laidumo.
Per odą tekančio kraujo kiekis padidėja ir dėl to, kad iš kepenų, blužnies ir pačios odos kapiliarų patenka nusodinto kraujo.
Šilumos perdavimo vertė esant aukštai aplinkos temperatūrai yra mažesnė nei žemai. Lyginant odos temperatūrą su aplinkos temperatūra, šilumos perdavimas sustoja. Toliau didėjant aplinkos temperatūrai, oda ne tik netenka šilumos, bet ir įkaista. Šiuo atveju nėra šilumos perdavimo šilumos spinduliuote ir šilumos laidumo, o šiluma perduodama tik garinant.
Šaltyje odos arterioliai ir kapiliarai susiaurėja, oda tampa blyški, sumažėja per ją tekančio kraujo kiekis, mažėja odos temperatūra, išlyginamas temperatūros skirtumas tarp odos ir aplinkos, mažėja šilumos perdavimas.
Žmogus sumažina šilumos perdavimą dirbtiniais dangčiais (skalbiniais, drabužiais). Kuo daugiau oro šiuose dangčiuose, tuo lengviau sulaiko šilumą.
Šilumos perdavimo reguliavimas garinant vandenį vaidina didelę reikšmę, ypač dirbant raumenims ir žymiai padidėjus aplinkos temperatūrai. Išgarinant 1 dm 3 (1 L) vandens iš odos paviršiaus ir gleivinių, kūnas netenka 600 kcal. Vidutinėje aplinkos temperatūroje suaugęs žmogus praranda 400–520 kcal per dieną, išgaravęs iš odos.
Odos netekimas atsiranda dėl vandens prasiskverbimo iš giliųjų audinių į odos paviršių ir daugiausia dėl prakaito liaukų funkcijos.
Dideli prakaito nuostoliai lydimi didelių mineralinių druskų kiekių, tik NaCl - tik 0,3–0,6%. Prarandant 5–10 litrų prakaito, prarandama 30–40 g natrio chlorido. Todėl, jei vanduo patenkina troškulį, kurį sukelia gausus prakaitavimas, gali atsirasti sunkių sutrikimų (traukuliai ir kt.). Stipriai prailginus prakaitavimą, rekomenduojama gerti mineralinį vandenį arba vandenį, kuriame yra atitinkamai 0,5–0,6% NaCl.
Nuo plaučių paviršiaus nuolat garuoja vanduo. Iškvėptas oras yra 95–98% prisotintas vandens garų, todėl kuo sausesnis įkvepiamas oras, tuo daugiau šilumos išsiskiria išgarinant iš plaučių. Normaliomis sąlygomis 300–400 ml (180–240 kcal) vandens kasdien lengvai išgaruoja. Aukštoje temperatūroje kvėpavimas greitėja ir sulėtėja šaltuoju metu. Kai oro temperatūra pasiekia kūno temperatūrą, vienintelis šilumos perdavimo būdas tampa garinimas iš odos ir plaučių paviršiaus. Esant tokioms sąlygoms, ramybėje išgaruoja daugiau nei 100 ml prakaito per valandą, kas leidžia per valandą duoti apie 60 kcal.
Vandens išgarinimas iš odos ir plaučių paviršiaus priklauso nuo santykinės drėgmės. Garavimas pasibaigia oru, prisotintu vandens garų, todėl sunku būti toleruojamam esant drėgname karštame ore, tokiame kaip vonia. Drėgname ore, net esant santykinai žemai temperatūrai (30 0 C), žmogus jaučiasi blogai. Odiniai ir guminiai drabužiai yra nepralaidūs orui, nėra garavimo, po drabužiais kaupiasi prakaitas. Esant aukštai oro temperatūrai ir raumenims dirbant tokiais drabužiais, kūno temperatūra pakyla. Žmogaus perkaitimas atmosferoje, prisotintoje vandens garų, yra ypač pavojingas, nes neįmanoma atsikratyti perteklinio karščio ir garinimo. Sausame ore žmogus gana lengvai toleruoja žymiai aukštesnę temperatūrą nei drėgnas.
Norint padidinti šilumos perdavimą šilumos spinduliuotės, šilumos laidumo ir garinimo metu, oro judėjimas turi didelę reikšmę.
Padidėjęs oro greitis padidina šilumos perdavimą. Esant grimzlei ir vėjui, šilumos nuostoliai dramatiškai padidėja. Bet jei aplinkinis oras turi aukštą temperatūrą ir yra prisotintas vandens garų, tada oro judėjimas neatvėsta.
Taigi, užtikrinamas fizinis termoreguliacija:
- 1) širdies ir kraujagyslių sistema, nulemianti kraujo antplūdį ir nutekėjimą odos kraujagyslėse, taigi ir odos šilumos kiekis, perduodamas į aplinką;
- 2) kvėpavimo sistema, t.y. plaučių ventiliacijos pokyčiai;
- 3) prakaito liaukų funkcijos pakitimas.
Šilumos perdavimo reguliavimas vykdomas dviem būdais:
- 1) nervų sistema;
- 2) per hormonus.
Būtina prisitaikyti prie nepalankių sąlygų.
Širdies ir kraujagyslių sistemos, kvėpavimo ir prakaito liaukų funkcijų pokyčiai yra refleksiškai reguliuojami: dirginant išorinius pojūčius ir ypač dirginant odos receptorius, kai keičiasi aplinkos temperatūra, ir dirginant vidaus organų nervų galus, esant kūno temperatūros svyravimams. Fiziologinius fizinio termoreguliacijos mechanizmus vykdo smegenų pusrutuliai, tarpiniai, pailgi ir nugaros smegenys.
Termoreguliacijos sutrikimas
Kūno temperatūros padidėjimas virš normalaus lygio pažeidžiant termoreguliaciją vadinamas karščiavimu. Su karščiavimu metabolizmas padidėja 50–100% ar daugiau. Ypač padidėja baltymų skilimas. Baltymų puvimo produktai kaupiasi kraujyje, nustatomas neigiamas azoto balansas. Dėl karščiavimo baltymų oksidacija sukuria apie 30% šilumos. Taip pat padidėja angliavandenių ir riebalų apykaita, o tai lemia organizmo išeikvojimą. Kaupiasi daugybė tarpinių metabolinių produktų. Sutrikę fiziologiniai procesai. Širdies širdies plakimas padidina kraujospūdį, greitėja kvėpavimas, sutrinka psichika (delyras, haliucinacijos), kurį sukelia nervų sistemos sutrikimas. Temperatūroje nuo 40 iki 41 0 С prasideda delyras, esant 43 0 С temperatūrai, žūsta, pavieniais atvejais - 45 0 С temperatūroje.
Kai kūnas atvėsta, sutrinka ir fiziologiniai procesai. Ilgai vartojant šaltį, kai jaučiamas šaltis ir drebulys, atsiranda šilumos pojūtis, atsirandantis dėl kraujo tekėjimo į odą, tada apatijos ir sutrikusios smegenų funkcijos. (Aušinant gyvybiškai svarbi veikla, nes sumažėja medžiagų apykaita organizme ir audinių poreikis deguoniui).
Žmonėms mirtis dažniausiai būna žemesnėje nei 32–33 0 C temperatūroje, o kai nervų sistemos funkcijos keičiasi vaistais, ji yra žemesnė nei 24 0 C. Atskirais atvejais žmonėms pavyko išgelbėti gyvybę, kai temperatūra nukrinta iki 22,5 0 C.
Nuolatinis prisitaikymas prie aplinkos sąlygų.
Reguliavimo mechanizmai - termogenezė, vazomotorinės reakcijos, prakaitavimas - suaktyvinami per kelias sekundes ar minutes nuo temperatūros streso pradžios. Be jų, yra ir kitų mechanizmų, užtikrinančių ilgalaikį prisitaikymą prie aplinkos klimato pokyčių.
Tokie procesai vadinami fiziologine adaptacija arba aklimatizacija. Jie pagrįsti organų ir funkcinių sistemų modifikacijomis, kurios vystosi tik esant ilgalaikiam (dienomis, savaitėms ir mėnesiams) nuolatiniams ar pakartotiniams temperatūros įtempiams.
Šiluminė adaptacija
Žmonių gebėjimas prisitaikyti prie karščio yra labai svarbus išgyvenant tropikus ir dykumą, taip pat norint atlikti sunkius darbus aukštoje temperatūroje darbo vietoje.
Svarbiausias poslinkis yra prakaitavimo intensyvumo pokytis, kuris padvigubėja ir siekia 1–2 l / h. Be to, prakaitavimas prasideda esant žemesnei vidutinei odos ir vidinei temperatūrai, kuri tarnauja kaip apsauga nuo per didelio širdies susitraukimų dažnio ir padidėjusios periferinės kraujotakos, t. Y. Nuo šilumos smūgio.
Adaptacija taip pat yra susijusi su reikšmingu jonų kiekio prakaitu sumažėjimu (nėra šoko dėl jonų praradimo), plazmos tūrio ir baltymų kiekio padidėjimu. Atogrąžų gyventojų reakcijos intensyvumas nėra toks didelis, kad galėtų sukelti prakaitavimą. Temperatūros slenkstis pasislenka link aukštesnės kūno temperatūros, todėl dienos metu jie mažiau prakaituoja.
Šaltasis adaptacija
Daugelis gyvūnų prie šalčio prisitaiko labai paprastai - dėl augančio kailio padidėja jų šilumos izoliacija. Mažiems gyvūnams vystosi piktybinė termogenezė ir rudas riebalinis audinys.
Žmogus turi „elgesio adaptaciją“ - drabužių ir šiltų namų naudojimą. Taip pat vystosi tolerantiška (šalta) adaptacija. Temperatūros drebėjimo slenkstis ir metabolinių termoreguliacinių reakcijų kreivės pasislenka į žemesnę temperatūrą, atsiranda vidutinio sunkumo hipotermija. (Australijos vietiniai gyventojai naktį praleidžia beveik nuogai, esant beveik nulinei temperatūrai, nepatirdami drebulio. Panašus sugebėjimas yra gerai išvystytas tarp Korėjos ir Japonijos perlų ieškotojų, panardinančių į kelių valandų per dieną gylį maždaug 10 0 C vandens temperatūroje.)
Žmogaus veiklą lydi nuolatinis šilumos išsiskyrimas į aplinką. Jos kiekis priklauso nuo fizinio streso laipsnio ir svyruoja nuo 85 W (ramybės metu) iki 500 W (atliekant sunkius darbus). Kad fiziologiniai procesai organizme vyktų normaliai, kūno skleidžiama šiluma turi būti visiškai pašalinta į aplinką. Šilumos balanso pusiausvyros sutrikimas gali sukelti kūno perkaitimą ar hipotermiją, o tai gali sukelti negalią, greitą nuovargį, sąmonės praradimą ir šilumos mirtį.
Šilumos perdavimui didelę reikšmę turi odos temperatūros režimas. Jo temperatūra gana smarkiai skiriasi, o po drabužiais yra 30 ... 34 ° C. Esant nepalankioms oro sąlygoms tam tikrose kūno vietose, temperatūra gali nukristi iki 20 ° C, o kartais net ir žemesnė.
Normali šiluminė savijauta atsiranda tada, kai žmogaus šilumą visiškai suvokia aplinka, t. kai yra šilumos balansas ir vidaus organų temperatūra išlieka pastovi. Jei kūno pagaminta šiluma negali būti visiškai perkelta į aplinką, pakyla vidaus organų temperatūra ir tokia šiluminė savijauta apibūdinama kaip „karšta“. Aukščiausia vidaus organų temperatūra, kurią žmogus atlaiko, yra 43 ° C. Tuo atveju, kai aplinka suvokia daugiau šilumos nei žmogus ją atkuria, kūnas atvėsta. Tokiai šiluminei savijautai būdinga „šalčio“ sąvoka. Minimali vidaus organų temperatūra, kurią žmogus atlaiko, yra 25 ° C. Patogi aplinka yra tokia, kurios vėsinimo galimybė atitinka žmogaus šilumos gamybą. Komforto sąlygomis žmogus neturi jokių trikdančių šiluminių pojūčių - šalčio ar perkaitimo.
Žmogaus kūno šiluminis balansas skirtingomis oro sąlygomis yra skirtingas. Didžiausią įtaką žmogaus savijautai turi temperatūra
oro. Pirmiausia tai jaučia atviros žmogaus kūno dalys. Metabolizmo ir oksidacinių procesų intensyvumas audiniuose, odos aprūpinimo oda reguliavimas, prakaitavimas ir kvėpavimas priklauso nuo kūno temperatūros. Įprastoje temperatūroje iki 45% šilumos iš žmogaus odos patenka į kambario orą radiacijos būdu, iki 30% - dėl konvekcinio šilumos perdavimo ir iki 25% - išgaravus prakaitui.
Aukšta oro temperatūra neigiamai veikia širdies ir kraujagyslių bei centrinę nervų sistemą. Žema temperatūra gali sukelti vietinę ir bendrą hipotermiją, sukelti peršalimą.
Šilumos mainai tarp žmogaus ir aplinkos vyksta konvekcija (kūno plovimo oru procesas).
Kviečiama aplinkinio oro temperatūra, greitis, santykinė drėgmė ir atmosferos slėgis mikroklimato rodikliai, o jų skaitinės vertės yra mikroklimato parametrai.
Mikroklimato parametrai ir fizinio kūno krūvio intensyvumas apibūdina pramoninio mikroklimato komforto laipsnį, žmogaus šilumos suvokimą ir jo savybes.
Nustatyta, kad esant aukštesnei kaip 30 ° C oro temperatūrai žmogaus veikla pradeda kristi. Maksimali įkvepiamo oro temperatūra, esant
kurią žmogus dar gali kvėpuoti kelias minutes be specialių apsauginių priemonių, yra apie 116 ° C.
Žmogaus tolerancija temperatūrai taip pat priklauso nuo drėgmės ir aplinkinio oro judėjimo greičio. Kuo didesnė santykinė drėgmė, tuo mažiau prakaito išgaruoja per laiko vienetą ir tuo greičiau kūnas perkaista. Ypač neigiamą poveikį žmogaus šiluminei savijautai daro didelė drėgmė, kai oro temperatūra viršija 30 ° C. Šioje temperatūroje visa išsiskyrusi šiluma patenka į prakaito garinimą. Tačiau esant didelei drėgmei, prakaitas neišgaruoja, o teka žemyn lašais nuo odos paviršiaus, išsekdamas kūną ir nesuteikdamas reikiamo šilumos perdavimo. Kartu su prakaitu žmogaus kūnas praranda nemažą kiekį mineralinių druskų. Nepalankiomis pramoninio mikroklimato sąlygomis žmogus gali prarasti skysčių per 8 ... 10 litrų per pamainą, o kartu su juo - iki 40 g natrio chlorido (iš viso apie 140 g žmogaus organizme). Esant aukštai oro temperatūrai, angliavandeniai, riebalai sunaudojami intensyviau, baltymai sunaikinami.
Ilgalaikis aukštos temperatūros poveikis, ypač kartu su didele drėgme, gali sukelti didelį šilumos kaupimąsi kūne ir kūno perkaitimą, viršijantį leistiną lygį - hipertermiją - būklę, kai kūno temperatūra pakyla iki
38 ... 39 ° C (šilumos smūgis). Esant tokiai būklei, dažnesnis galvos skausmas, galvos svaigimas, bendras silpnumas, spalvos suvokimo iškraipymas, burnos džiūvimas, pykinimas, vėmimas, gausus prakaitavimas, pulsas ir kvėpavimas. Pastebimas balionas, cianozė, vyzdžiai išsiplėtę, kartais gali atsirasti traukuliai, sąmonės netekimas.
Karštuose geležinkelio riedmenų remonto dirbtuvėse vyksta technologiniai procesai, vykstantys esant žymiai aukštesnei nei aplinkos oro temperatūrai. Šildomi paviršiai skleidžia spinduliavimo energijos srautus į kosmosą, o tai gali sukelti neigiamų padarinių. Infraraudonieji spinduliai daro daugiausia šiluminį poveikį žmogaus organizmui, pažeisdami normalią širdies ir kraujagyslių bei centrinės nervų sistemos veiklą. Šie spinduliai gali nudeginti odą ir akis. Dažniausias ir sunkiausias akių pažeidimas, atsirandantis dėl infraraudonųjų spindulių poveikio, yra akių katarakta.
Gamybos procesai, vykdomi žemoje temperatūroje, dideliu mobilumu ir drėgme, gali sukelti kūno atvėsimą ir net hipotermiją - hipotermiją. Pradiniu vidutinio šalčio poveikio laikotarpiu sumažėja kvėpavimo dažnis, padidėja įkvepiamo oro tūris. Ilgalaikis šalčio poveikis
