La termoregolazione nell'uomo viene effettuata a causa di. La termoregolazione del corpo umano consente di mantenere una temperatura corporea costante

Domanda n. 4

1) Bilancio termico corporeo

L'equazione equilibrio termico: M±QT ± Controllo qualità ± QR-QE = 0

M - produzione di calore (la quantità di calore rilasciata nel corpo al giorno).

Segno “+” se la temperatura ambiente temperatura cutanea più elevata.

Segno “-” se la temperatura cutanea è superiore alla temperatura ambiente.

1. Conduttività termica - QT 2. Convezione - QC 3. Radiazione - QR 4. Evaporazione - QE

Il corpo di qualsiasi creatura vivente genera continuamente calore. Questo calore deve essere rilasciato nell'ambiente, altrimenti il ​​corpo si surriscalda e muore. Tuttavia, un trasferimento di calore troppo rapido è pericoloso per il corpo: porta all'ipotermia. Pertanto, è importante garantire la velocità di trasferimento del calore più favorevole in qualsiasi condizione. Va tenuto presente che lo scambio termico avviene attraverso una serie di meccanismi che il medico deve conoscere bene.

La maggior parte del calore viene generata nei muscoli e organi interni, il trasferimento di calore proviene dalla superficie del corpo (dalla pelle). Tessuti Il corpo è un cattivo conduttore di calore, quindi quasi tutto il calore viene trasferito dall'interno alla superficie attraverso il flusso sanguigno. Nella pelle e tessuto sottocutaneo ci sono un gran numero di vasi sanguigni. Mentre il sangue li attraversa, emette calore verso l'esterno.

2) I principali metodi di scambio termico nel corpo.

Conduttività termica- Questo è il trasferimento di calore dovuto all'aumento del movimento molecolare in una sostanza.

Non è difficile ottenere una formula per il trasferimento di calore mediante conduttività termica. Lasciare che il calore scorra attraverso uno strato di sostanza (tessuto, parete, ecc.). (13)

Indichiamo lo spessore dello strato con x , e la zona S. A sinistra c'è la temperatura T 1 , e a destra (let T 1> T 2 ). Ovviamente, la quantità di calore Q è passata attraverso lo strato nel tempo T, è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura, area e tempo e inversamente proporzionale allo spessore dello strato. Inoltre, è necessario tenere conto delle proprietà della sostanza; Per fare ciò viene introdotto il coefficiente di conduttività termica K.

Convezione chiamato trasferimento di calore associato al movimento di gas o liquido. Ad esempio, da ogni persona sale un flusso di aria calda verso l'alto, al posto del quale scorre aria fredda lateralmente. La stessa cosa accade attorno a qualsiasi corpo riscaldato, ad esempio un radiatore riscaldante. Questo tipo di trasferimento di calore si chiama convezione naturale; Non è molto efficace per gli esseri umani. Quando viene trasportato molto più calore convezione forzata quando si crea il movimento dell'aria causa esterna(ventilatore, vento). In questo caso la convezione può diventare la causa principale della perdita di calore.

La quantità di calore ceduto da un corpo a causa della convezione può anche essere calcolato utilizzando la formula (13), ma il coefficiente k in questo caso dipenderà, prima di tutto, dalla velocità del movimento dell'aria.

Eirradiazione svolge anche un ruolo significativo nel trasferimento di calore. In normali condizioni ambientali (aule comprese), le persone perdono fino al 60% del loro calore attraverso le radiazioni. Le radiazioni umane si trovano nella regione dei raggi infrarossi (lunghezze d'onda comprese tra 3 e 20 micrometri).

La quantità di calore ceduto da un corpo a causa dell'irraggiamento si calcola con la formula:

Q IZL = σ ·( T 1 4 – T 2 4 ). S . T (14).

Qui σ = 5.6.10 –8 (nel sistema SI; non è necessario ricordare il numero), T 1 è la temperatura della superficie corporea, T 2 è la temperatura dei corpi circostanti. Qui però occorre tenere presente quanto segue. L'aria è quasi trasparente agli infrarossi raggi, quindi, per T2 è necessario prendere non la temperatura dell'aria nella stanza, ma la temperatura delle pareti, e può essere notevolmente inferiore alla temperatura dell'aria. Ad esempio, una situazione molto reale è quella in cui il termometro appoggiato sul tavolo indica più di 20 0 C (ovvero la temperatura dell'aria) e le persone nella stanza congelano perché le pareti sono fredde.

A temperature esterne elevate, la trasmissione del calore è in primo piano evaporazione. Quando la temperatura esterna si avvicina alla temperatura corporea, tutti i metodi di trasferimento del calore precedentemente discussi non funzionano, perché la differenza di temperatura da cui dipende il trasferimento di calore diventa piccola o addirittura negativa.

La quantità di calore rimossa dal corpo a causa dell'evaporazione può essere calcolata utilizzando la formula:

Q COI = l · M (15),

Dove M– massa di acqua evaporata, l – calore specifico di evaporazione dell'acqua (2.25.10 6 J.kg –1; non è necessario ricordare il numero). Nell'uomo l'evaporazione è associata principalmente alla sudorazione; Inoltre, l'evaporazione dell'acqua nei polmoni gioca un ruolo significativo. Va sottolineato che è la quantità che va presa in considerazione evaporato acqua, perché non tutto il sudore evapora. È molto Grande importanza ha l'umidità dell'aria e la velocità del suo movimento.

A temperature moderate e basse, anche l’evaporazione porta via parte del calore (principalmente a causa dell’evaporazione nei polmoni), ma la convezione e l’irraggiamento sono più importanti.

3) Omeostasi della temperatura.

La temperatura corporea degli esseri umani e di molti animali viene mantenuta costante con una precisione abbastanza elevata. Questa proprietà di un organismo si chiama temperatura omeostasi.

4) Metodi di termoregolazione.

La costanza della temperatura corporea è assicurata dall'energia sviluppata durante l'evoluzione. sistema di termoregolazione. Esistono termoregolazioni chimiche e fisiche.

Chimico la termoregolazione si basa sulla modifica della velocità e della natura dell'ossidazione biologica. Ad esempio, quando il corpo è ipotermico, vengono rilasciati ormoni che accelerano l’ossidazione. Inoltre, esiste una discrepanza tra l'ossidazione e la sintesi di ATP: non il 50% dell'energia rilasciata durante l'ossidazione viene utilizzata per la sintesi di ATP, ma meno. Di conseguenza, una percentuale maggiore di energia viene convertita in calore; il corpo si riscalda. Tuttavia, un cambiamento nella natura dell'ossidazione biologica influisce negativamente sullo stato del corpo, pertanto, di norma, la termoregolazione chimica viene attivata solo in situazioni estreme.

Fisico la termoregolazione (che nella maggior parte dei casi svolge il ruolo principale) viene effettuata modificando la natura della circolazione sanguigna. Quando la temperatura corporea diminuisce, le arteriole e le piccole arterie della pelle e del tessuto sottocutaneo si restringono. Il flusso sanguigno verso la superficie del corpo diminuisce (questo si manifesta con lo sbiancamento della pelle). Di conseguenza, il trasferimento di calore dagli organi interni e dai muscoli alla superficie del corpo e il trasferimento di calore all’ambiente vengono ridotti. Quando la temperatura corporea aumenta, i vasi sanguigni si dilatano (la pelle diventa rossa) e con l’aumento del flusso sanguigno aumenta il trasferimento di calore. Ad esempio, nelle dita, la quantità di sangue che scorre a seconda della temperatura può cambiare centinaia di volte! Quando la temperatura aumenta, è importante anche una maggiore sudorazione.

La violazione della termoregolazione corporea o un disturbo della costanza della temperatura corporea sono provocati da una disfunzione del sistema nervoso centrale. Quando i processi di termoregolazione vengono interrotti, sono possibili due tipi di reazioni. Se la tua temperatura corporea aumenta, vasi periferici espandersi e inizia la sudorazione. Se la temperatura, al contrario, diminuisce, i vasi sanguigni si restringono, i muscoli si contraggono, gli arti diventano freddi e compare il tremore.

Gli animali superiori, che hanno la proprietà di una temperatura corporea costante, hanno un sistema per mantenere la temperatura in equilibrio. La termoregolazione bilancia la produzione e il rilascio di calore. Esistono due tipi principali di termoregolazione: chimico (il suo meccanismo principale è l'aumento della generazione di calore durante le contrazioni muscolari - tremori muscolari) e fisico (aumento dello scambio di calore dovuto all'evaporazione del fluido dalla superficie del corpo durante la sudorazione). Inoltre, l'intensità ha una certa importanza per la produzione e il trasferimento di calore. processi metabolici e contrazione o espansione vasi cutanei.

Il centro di termoregolazione è situato nel tronco encefalico. Inoltre, gli ormoni ghiandolari svolgono un certo ruolo nella termoregolazione. secrezione interna, in particolare . La violazione della termoregolazione corporea associata ad una diminuzione della temperatura è chiamata ipotermia. Un disturbo nella termoregolazione del corpo nell'uomo associato ad un aumento della temperatura è chiamato ipertermia.

Violazione dei processi di termoregolazione: ipertermia

L'ipertermia (surriscaldamento) si verifica quando i meccanismi di termoregolazione vengono interrotti, in cui la produzione di calore prevale sul trasferimento di calore. La temperatura corporea può raggiungere i 43 °C o più.

Maggior parte ragioni comuni Tale violazione della termoregolazione umana è un aumento della temperatura dell'ambiente esterno e la comparsa di fattori che impediscono un adeguato trasferimento di calore (ad esempio indumenti eccessivamente caldi, elevata umidità dell'aria, ecc.).

Quando si verifica questo tipo di disturbo della termoregolazione, si attivano meccanismi di adattamento: reazioni comportamentali con le quali una persona cerca di evitare l'esposizione al calore in eccesso (ad esempio, accendendo un ventilatore), rafforzando i meccanismi di trasferimento del calore, riducendo la produzione di calore e la risposta allo stress. In base ai risultati dell'interazione tra ipertermia e processi di adattamento, si distinguono lo stadio di compensazione e lo stadio di scompenso dell'ipertermia.

Durante la fase di compensazione avviene l’espansione vasi arteriosi pelle e il conseguente aumento del trasferimento di calore. Con un ulteriore aumento della temperatura, la trasmissione del calore inizia a verificarsi principalmente solo attraverso la sudorazione.

Nella fase di scompenso si osserva una violazione dei meccanismi di adattamento, la sudorazione diminuisce significativamente, la temperatura corporea può salire fino a 41-43 ° C. A causa degli effetti dannosi diretti dell'alta temperatura si verifica un'interruzione delle funzioni e delle strutture delle cellule, che porta a gravi disfunzioni di sistemi e organi, principalmente del sistema nervoso centrale e del sistema cardiovascolare.

Colpo di calore- questa è una variante dell'ipertermia, in cui i meccanismi di adattamento si esauriscono rapidamente. Ciò può verificarsi sia ad alta intensità del fattore termico, sia come risultato della bassa efficienza dei meccanismi di adattamento di un particolare organismo. I sintomi di tale violazione della termoregolazione sono gli stessi della fase di scompenso dell'ipertermia in generale, ma più gravi e crescono molto più rapidamente, e quindi il colpo di calore è accompagnato da un'elevata mortalità. I meccanismi principali della patogenesi dei cambiamenti nel corpo corrispondono a quelli dell'ipertermia in generale. Ma con una tale violazione della termoregolazione del corpo umano, particolare importanza è attribuita all'intossicazione, all'insufficienza cardiaca acuta, all'arresto respiratorio, al gonfiore e alle emorragie nel cervello.

Colpo di sole- Questa è una forma di ipertermia. Sorge a causa di impatto diretto Calore i raggi del sole sul corpo. Con una tale patologia della termoregolazione, vengono attivati ​​i meccanismi di ipertermia sopra descritti, ma il principale è il danno cerebrale.

Patologia della termoregolazione corporea: febbre

La febbre dovrebbe essere distinta dall’ipertermia. Febbre- questa è la reazione del corpo alle sostanze irritanti infettive e infettive natura non infettiva, caratterizzato da un aumento della temperatura corporea. Con la febbre (a differenza dell’ipertermia), viene mantenuto un equilibrio tra produzione e perdita di calore, ma a un livello superiore al normale.

La ragione di questa violazione della termoregolazione è la comparsa di sostanze pirogene (pirogeni) nel corpo. Si dividono in esogeni (prodotti dell'attività batterica) ed endogeni (prodotti della degradazione delle cellule danneggiate, proteine ​​sieriche del sangue alterate, ecc.).

Distinguere fasi successive tale patologia della termoregolazione umana:

• fase di aumento della temperatura;
• la fase in cui la temperatura è ad un livello più alto del normale;
• fase di riduzione della temperatura.

La febbre fino a 38 °C è detta subfebbrile, fino a 39 °C moderata, o febbrile, fino a 41 °C – elevata, o piretica, sopra i 41 °C – eccessiva o iperpiretica.

Possono avere tipi di curve di temperatura (grafici delle fluttuazioni giornaliere della temperatura). valore diagnostico, poiché spesso differiscono in modo significativo per diverse malattie.

La febbre persistente è caratterizzata da sbalzi termici giornalieri non superiori a 1 °C. Nella febbre lassativa la differenza tra la temperatura mattutina e quella serale è di 1-2 °C, mentre nella febbre debilitante (frenetica) è di 3-5 °C. La febbre intermittente è caratterizzata da ampie variazioni della temperatura mattutina e serale con periodica normalizzazione. La febbre ricorrente combina periodi di diversi giorni durante i quali la temperatura è normale e periodi di temperatura elevata, che si alternano uno dopo l'altro. Nella febbre perversa, la temperatura mattutina supera quella serale e la febbre atipica non ha alcun modello.

Con un forte calo della temperatura, si parla di una diminuzione critica o di una crisi (questo può essere accompagnato da una pronunciata diminuzione - collasso); la sua diminuzione graduale è detta litica, o lisi.

Durante la febbre si verificano numerosi cambiamenti nei sistemi e negli organi.

Pertanto, nel sistema nervoso centrale durante la febbre, si osserva un fenomeno di depressione. Sintomo associato Una tale violazione della termoregolazione corporea è la tachicardia, circa 8-10 battiti al minuto per ciascun grado di elevazione (tuttavia, in alcune malattie, ad esempio con, può esserci bradicardia, che è associata all'effetto inibitorio tossina batterica sul cuore). Al culmine della febbre, la respirazione può diventare rapida.

La febbre, però, ha anche valore positivo. Pertanto, durante la febbre, la riproduzione di alcuni virus viene inibita, i processi vitali e la divisione di molti batteri vengono soppressi e l'intensità della febbre reazioni immunitarie, la crescita del tumore viene inibita e la resistenza del corpo alle infezioni aumenta.

A sintomi simili Le cause di questi disturbi nella termoregolazione del corpo sono diverse. La febbre è causata da pirogeni e l'ipertermia è causata da temperature ambientali elevate.

Con una patologia come la febbre, i meccanismi di termoregolazione continuano a funzionare (c'è una transizione dell'equilibrio tra produzione di calore e trasferimento di calore ad un livello più alto livello), con l'ipertermia si verifica una rottura dei meccanismi di termoregolazione.

La febbre è la reazione del corpo a determinate influenze esterne ed interne con determinate qualità positive, l'ipertermia è, ovviamente, un processo patologico dannoso per il corpo.

Termoregolazione corporea compromessa: ipotermia

Ipotermiaè una condizione caratterizzata da una diminuzione della temperatura corporea al di sotto del normale.

La causa principale di tale violazione della termoregolazione corporea è una diminuzione della temperatura ambiente. Inoltre, l'ipotermia sullo sfondo di una leggera diminuzione della temperatura esterna è causata da disturbi nei meccanismi di generazione del calore: estesa paralisi muscolare, ridotta produzione di calore a causa di una diminuzione del tasso metabolico con ridotta produzione di ormoni surrenali (incluso danno all'ipotalamo- regione ipofisaria), nonché un grado estremo di esaurimento. Anche i seguenti fattori possono contribuire all'ipotermia: elevata umidità dell'aria, vestiti bagnati, immersione in acqua acqua fredda, vento (che migliora il trasferimento di calore); Inoltre, il digiuno, il superlavoro e intossicazione da alcol, infortuni e malattie. Le conseguenze di una termoregolazione compromessa possono essere ipotermia generale e lesioni da raffreddore locali: congelamento.

In base all'ora della morte si distingue l'ipotermia acuta (entro un'ora), subacuta (entro 4 ore) e lenta (oltre 4 ore).

Proprio come nel caso dell'ipertermia, lo sviluppo dell'ipotermia è suddiviso in una fase di compensazione e una fase di scompenso.

La fase di compensazione è caratterizzata da reazioni comportamentali (una persona cerca di riscaldarsi), una diminuzione del trasferimento di calore (restringimento dei vasi cutanei, cessazione della sudorazione), un aumento della produzione di calore (aumento della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca, flusso sanguigno negli organi interni e aumenta l'intensità dei processi metabolici negli organi e nei tessuti, compaiono tremori muscolari). La temperatura corporea diminuisce leggermente.

Se il freddo continua ad agire e i meccanismi di adattamento non riescono a far fronte ai suoi effetti patogeni, inizia la fase di scompenso. Il sistema di termoregolazione viene interrotto, i centri regolatori del cervello vengono depressi, il che porta ad un calo dell'attività cardiaca, un indebolimento dell'intensità della respirazione, ipossia e acidosi, disfunzione di organi e tessuti, nonché microcircolazione. La conseguenza di ciò è un disturbo nello scambio di acqua ed elettroliti e la comparsa di edema cerebrale. La morte avviene a causa della cessazione della circolazione sanguigna e della respirazione a causa della crescente inibizione dei centri regolatori del sistema nervoso centrale.

Il congelamento colpisce solitamente le aree del corpo non protette o scarsamente protette dagli indumenti (naso, orecchie, dita delle mani e dei piedi). In risposta all'esposizione al freddo si manifestano segni di disturbi della termoregolazione, come lo spasmo dei vasi cutanei, seguito dalla loro dilatazione e iperemia arteriosa; con l'esposizione continua al freddo, può verificarsi un vasospasmo secondario, che porta a ischemia e danni ai tessuti, inclusa la necrosi della pelle e dei tessuti più profondi.

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Scambio termico tra persona e ambiente. Una persona è costantemente in uno stato di scambio di calore con l'ambiente. L'attività umana è accompagnata dal continuo rilascio di calore nell'ambiente. La sua quantità dipende dal grado stress fisico in determinate condizioni climatiche e varia da 85 J/s (a riposo) a 500 J/s (durante lavori pesanti). Per flusso normale processi fisiologici nel corpo umano è necessario che il calore generato dal corpo (Qt) sia completamente ceduto all'ambiente (Qt), cioè ci sia equilibrio termico Q tv = Q allora. Un eccesso di rilascio di calore dal corpo rispetto al trasferimento di calore all'ambiente (Qt > Qto) porta al riscaldamento del corpo e ad un aumento della temperatura corporea. Questo benessere termale è caratterizzato dal concetto caldo. Al contrario, l’eccesso di trasferimento di calore rispetto al rilascio di calore (Q TV< Q то) приводит к охлаждению организма и снижению его температуры. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием Freddo.

Uno di indicatori importanti Lo stato termico del corpo è la temperatura corporea media (organi interni) dell'ordine di 36,5 °C. Anche piccole deviazioni da questa temperatura in una direzione o nell'altra portano a un deterioramento del benessere di una persona. Dipende dal grado di disturbo dell'equilibrio termico e dal livello di consumo energetico durante l'esecuzione del lavoro fisico.

Lo scambio di calore tra il corpo umano e l'ambiente dipende da parametri microclimatici: temperatura ambiente, velocità dell'aria, umidità relativa dell'aria. Per comprendere l'influenza di un particolare indicatore sul trasferimento di calore, è necessario considerare i meccanismi attraverso i quali il calore viene trasferito da un oggetto all'altro (in particolare, da una persona all'ambiente e viceversa).

Il rilascio di calore da parte del corpo umano avviene attraverso:

Conducibilità termica Q t;

Convezione q k come risultato del lavaggio del corpo umano con l'aria;

Radiazione alle superfici circostanti Q da;

Evaporazione dell'umidità dalla superficie della pelle Q è e durante la respirazione Q c.

Il calore può essere trasferito solo da un corpo a temperatura più alta a un corpo a temperatura più bassa. L'intensità del trasferimento di calore dipende dalla differenza di temperatura corporea (nel nostro caso, questa è la temperatura del corpo umano e la temperatura degli oggetti e dell'aria che circonda la persona) e dalle proprietà termoisolanti degli indumenti. Poiché la temperatura del corpo umano rispetto a 36,5 °C varia in un intervallo limitato, la variazione del trasferimento di calore da parte di una persona avviene principalmente a causa dei cambiamenti di temperatura che circonda una persona ambiente. Se la temperatura dell'aria o degli oggetti che circondano una persona è superiore a 36,5°C, non vi è trasferimento di calore da parte della persona, ma, al contrario, riscaldamento della persona.

L'abbigliamento umano ha proprietà termoisolanti: più è caldo, minore è il trasferimento di calore da una persona all'ambiente. In questo modo è possibile regolare lo scambio termico tra una persona e l'ambiente grazie alla temperatura ambiente e alla scelta di indumenti con diverse proprietà termoisolanti.

L'aria vicino a un oggetto caldo si riscalda. L'aria riscaldata ha una densità minore ed essendo più leggera sale verso l'alto e al suo posto entra l'aria più fredda dell'ambiente. Viene chiamato il fenomeno dello scambio di porzioni d'aria dovuto alla differenza di densità dell'aria calda e fredda convezione naturale.

Se un oggetto caldo viene soffiato con aria fredda, il processo di sostituzione degli strati d'aria più caldi nell'oggetto con quelli più freddi accelera. In questo caso, l'oggetto riscaldato avrà aria più fredda, la differenza di temperatura tra l'oggetto riscaldato e l'aria circostante sarà maggiore e l'intensità del trasferimento di calore dall'oggetto all'aria circostante aumenterà. Questo fenomeno si chiama convezione forzata. Pertanto, lo scambio di calore tra una persona e l'ambiente può essere regolato modificando la velocità del movimento dell'aria, ad es. Quanto più bassa è la temperatura ambiente e quanto maggiore è la velocità dell'aria, tanto maggiore è il trasferimento di calore per convezione.

Energia termica, trasformando la superficie di un corpo caldo in radiante ( Onda elettromagnetica) - radiazione infrarossa, viene trasferito su un'altra (superficie fredda), dove si trasforma nuovamente in calore. Maggiore è il flusso radiante più differenza temperature di una persona e degli oggetti circostanti. Inoltre, il flusso radiante può provenire da una persona se la temperatura degli oggetti circostanti meno temperatura persona, e viceversa, se gli oggetti circostanti sono più riscaldati, cioè Quanto più bassa è la temperatura delle superfici che circondano una persona, tanto maggiore è il flusso radiante durante lo scambio termico per irraggiamento.

L'intensità dell'evaporazione, e quindi la quantità di calore trasferito dal corpo all'ambiente, dipende: in primo luogo dalla temperatura ambiente: maggiore è la temperatura, maggiore è l'intensità dell'evaporazione; in secondo luogo, sull'umidità dell'aria: maggiore è l'umidità, minore è l'intensità dell'evaporazione; in terzo luogo, dalla velocità del movimento: l'intensità dell'evaporazione aumenta all'aumentare della velocità dell'aria; in quarto luogo, sull'intensità del lavoro: il livello di sudorazione aumenta in proporzione alla gravità del lavoro svolto.

Durante il processo di respirazione, l'aria ambientale che entra nei polmoni umani viene riscaldata e allo stesso tempo satura di vapore acqueo. Pertanto, il calore viene rimosso dal corpo umano con l'aria espirata (Qв). La quantità di calore rilasciata da una persona con aria espirata dipende dalla sua attività fisica, dall'umidità e dalla temperatura dell'aria circostante (inalata). Più stress da esercizio e quanto più bassa è la temperatura ambiente, tanto più calore viene ceduto con l'aria espirata. All’aumentare della temperatura e dell’umidità dell’aria circostante, la quantità di calore rimossa attraverso la respirazione diminuisce.

Pertanto, la direzione dei flussi di calore Q t Q a Q da può essere da una persona all'aria e agli oggetti che la circondano e viceversa, a seconda di ciò che è maggiore: la temperatura del corpo della persona o dell'aria circostante e dei corpi che la circondano.

Il rilascio di calore del corpo umano è determinato principalmente dall'entità del carico muscolare durante l'attività umana e il trasferimento di calore è determinato dalla temperatura dell'aria e degli oggetti circostanti, dalla velocità di movimento e umidità relativa aria.

I parametri microclimatici nell'ambiente naturale e nelle condizioni industriali possono variare entro ampi limiti. Insieme al cambiamento dei parametri microclimatici cambia anche il benessere termico di una persona. La violazione dell'equilibrio termico in una direzione o nell'altra provoca reazioni nel corpo umano che contribuiscono al suo ripristino.

Vengono chiamati i processi di regolazione della generazione di calore per mantenere una temperatura corporea costante termoregolazione. Permette di mantenere costante la temperatura degli organi interni (36,5°C) e non contiene organi specifici. La resistenza al freddo o al caldo avviene sotto controllo sistema nervoso, che include organi specifici in uno specifico sistema funzionale, garantendo il mantenimento di una temperatura costante nel modo più efficiente ed economico. Il sistema fisiologico di termoregolazione comprende la regolazione della produzione e del trasferimento di calore.

La termoregolazione viene effettuata nei seguenti modi: biochimicamente, modificando l'intensità della circolazione sanguigna e l'intensità della sudorazione.

Termoregolazione con mezzi biochimici consiste nel modificare l'intensità dei processi ossidativi che si verificano nel corpo umano. Manifestazione esterna I processi di regolazione biochimica sono i tremori muscolari che, come già accennato, si verificano quando il corpo è ipotermico. Aumenta il rilascio di calore a 125...200 J/s. Di conseguenza complesso reazioni chimiche Quando il cibo viene digerito, viene generato calore, che viene utilizzato per mantenerlo processi vitali: lavoro del cuore, organi respiratori.

Termoregolazione modificando l'intensità della circolazione sanguigna risiede nella capacità del corpo di regolare il volume del sangue fornito, che in in questo caso può essere considerato come un portatore di calore dagli organi interni alla superficie del corpo umano restringendo o espandendo i vasi sanguigni.

A temperature ambiente elevate vasi sanguigni la pelle si espande e vi affluisce dagli organi interni più sangue e, quindi, viene rilasciato più calore nell'ambiente.

A basse temperature si verifica il fenomeno opposto: i vasi sanguigni si restringono, la quantità di sangue e, di conseguenza, il calore fornito alla pelle diminuisce, la sua temperatura diminuisce e, di conseguenza, una diminuzione del trasferimento di calore da una persona a l'ambiente.

Termoregolazione modificando l'intensità della sudorazione consiste nel modificare il processo di trasferimento del calore a causa dell'evaporazione. Il raffreddamento del corpo attraverso l'evaporazione è di grande importanza. Pertanto, ad una temperatura ambiente di 36°C, il calore viene ceduto dall'uomo all'ambiente quasi esclusivamente attraverso l'evaporazione del sudore. Tutti i metodi sono coinvolti nella regolazione del processo di scambio termico simultaneamente, ma in misura maggiore o minore.

È stato stabilito sperimentalmente che il metabolismo ottimale nel corpo e, di conseguenza, la massima produttività del lavoro si verificano se i componenti del processo di trasferimento del calore rientrano nei seguenti limiti:

da Q a +Q t =30%; Q su -45

Q è =20% Q in =5%

Questo equilibrio caratterizza l'assenza di tensione nel sistema di termoregolazione.

Parametri del microclima dell'aria che determinano il metabolismo ottimale nel corpo e ai quali non esiste malessere e tensione del sistema di termoregolazione confortevole o ottimale. Si chiama zona la zona in cui l'ambiente allontana completamente il calore generato dal corpo e non vi è tensione nel sistema termoregolatore zona di comfort. Condizioni in cui normale stato termico la persona viene violata, chiamata scomodo.

Con una leggera tensione nel sistema di termoregolazione e un leggero disagio, si stabiliscono condizioni meteorologiche accettabili. Se superato valori accettabili parametri meteorologici, il sistema di termoregolazione funziona sotto sforzo, una persona avverte un forte disagio, l'equilibrio termico è disturbato e il corpo inizia a surriscaldarsi o ad ipotermia, a seconda della direzione in cui l'equilibrio termico è disturbato.

Adattamento e acclimatazione quando si lavora in climi riscaldati e raffreddati. Il corpo dei lavoratori in condizioni esposizione costante alle alte o alle basse temperature è in uno stato di equilibrio dinamico con l’ambiente esterno (stereotipie dinamiche) - Si tratta di un equilibrio che si stabilisce grazie all'adattamento del corpo umano a determinate condizioni meteorologiche.

L'adattamento a un microclima di riscaldamento o raffreddamento si basa su processi volti a mantenere un certo livello e rapporto sistemi fisiologici, organi, meccanismi di controllo che garantiscono un'elevata attività vitale del corpo.

SU fasi iniziali l'adattamento avviene attraverso l'attivazione meccanismi compensativi- reazioni riflesse primarie volte ad eliminare o indebolire i cambiamenti funzionali nel corpo causati da stimoli termici. Nel processo di adattamento (adattamento), tutte le attività del corpo, attraverso meccanismi neuroumorali, vengono portate in equilibrio sempre più preciso e sottile con l'ambiente.

Come risultato del processo di adattamento, viene stabilito uno stato stabile dei sistemi vitali del corpo in condizioni ambientali microclimatiche modificate: acclimatazione.

Acclimatazione - adattamento al nuovo condizioni climaticheè un caso speciale di adattamento, si sviluppa di conseguenza lungo soggiorno in condizioni di alte e basse temperature. Caratteristiche peculiari l'adattamento e l'acclimatazione sono miglioramenti condizione generale, tolleranza più facile alle alte e basse temperature, periodo di recupero più breve funzioni fisiologiche e prestazioni.

Adattamento alle alte temperature si esprime in un aumento del lavoro muscolare e in una significativa diminuzione del metabolismo basale. Quando si lavora a temperature ambiente elevate, l'adattamento avviene a causa di una diminuzione della produzione di calore, della formazione di una ridistribuzione stabile dei vasi sanguigni, in modo che sia facilitato il trasferimento di calore dalla superficie corporea. La sudorazione da eccessiva – in fase di emergenza – si trasforma in adeguata alta temperatura. Durante il processo di adattamento, in caso di forte sudorazione, si osserva una diminuzione della concentrazione di cloruri nel sudore, che aiuta a ridurre i disturbi metabolismo del sale marino. La pressione sanguigna diminuisce, la frequenza cardiaca e respiratoria diminuisce e la temperatura corporea diminuisce leggermente.

Adattamento all'esposizione al freddo. L'esposizione frequente e prolungata al freddo porta ad un aumento del metabolismo e ad una maggiore produzione di calore. Quando si lavora in celle frigorifere o frigoriferi, i primi giorni in risposta a bassa temperatura la produzione di calore aumenta in modo antieconomico, eccessivo, il trasferimento di calore non è ancora sufficientemente limitato. Dopo aver stabilito una fase di adattamento stabile, i processi di produzione di calore diventano più intensi e la perdita di calore diminuisce e alla fine viene bilanciata in modo tale da mantenere perfettamente stabile la temperatura corporea nelle nuove condizioni.

In questo caso, all'adattamento attivo si aggiungono meccanismi che garantiscono l'adattamento dei recettori al freddo, cioè un aumento della soglia di stimolazione di questi recettori. La temperatura della pelle viene ripristinata più velocemente, meno restringimento pronunciato vasi sanguigni della pelle, il suo maggiore apporto di sangue e il volume del sangue circolante aumentano.

In corso adattamento alla radiazione infrarossa diminuisce l'eccitabilità dei recettori, si osserva un leggero aumento della frequenza cardiaca e un aumento della temperatura corporea, un aumento dell'intensità della sudorazione, un aumento della quantità di sostanze grasse e una diminuzione della concentrazione di cloruri nel sudore.

L'adattamento si osserva a condizione che le fluttuazioni dei parametri del microclima industriale non vadano oltre le capacità compensative del corpo. Le forti fluttuazioni delle condizioni meteorologiche rendono difficile per il corpo adattarsi ad esse. Stimoli di calore eccessivi in ​​intensità e durata possono portare a un’interruzione dell’adattamento. I fallimenti di adattamento sono associati a una diminuzione della reattività immunologica del corpo e comportano una serie di conseguenze avverse, in particolare un aumento della morbilità.

Lo scambio di energia termica tra il corpo e l'ambiente è chiamato scambio di calore. Uno degli indicatori dello scambio di calore è la temperatura corporea, che dipende da due fattori: la formazione di calore, cioè l'intensità dei processi metabolici nel corpo, e il rilascio di calore nell'ambiente. Gli animali la cui temperatura corporea varia a seconda della temperatura dell'ambiente esterno sono detti poichilotermici, o a sangue freddo. Animali con temperatura costante i corpi sono chiamati omeotermici (a sangue caldo). La costanza della temperatura corporea si chiama isotermia. Garantisce l'indipendenza dei processi metabolici nei tessuti e negli organi dalle fluttuazioni della temperatura ambiente.

Temperatura del corpo umano

La temperatura delle singole parti del corpo umano è diversa. La temperatura cutanea più bassa si osserva sulle mani e sui piedi, la più alta è sotto l'ascella, dove viene solitamente determinata. U persona sana la temperatura in questa zona è di 36-37° C. Durante il giorno si osservano leggeri aumenti e diminuzioni della temperatura corporea umana in accordo con il bioritmo quotidiano: la temperatura minima si osserva alle 2-4 del mattino, la massima alle 16-19 ore.

Temperatura tessuto muscolare a riposo e al lavoro può oscillare entro 7° C. La temperatura degli organi interni dipende dall'intensità dei processi metabolici. I processi metabolici più intensi si verificano nel fegato, che è l'organo più “caldo” del corpo: la temperatura nel tessuto epatico è di 38-38,5 °C. La temperatura nel retto è di 37-37,5 °C. Tuttavia, può fluttuare entro 4 -5° C, a seconda della presenza di feci al suo interno, dell'afflusso di sangue alla mucosa e di altri motivi. Nei maratoneti, al termine della competizione, la temperatura nel retto può salire fino a 39-40°C.

La capacità di mantenere la temperatura a un livello costante è garantita da processi interconnessi: generazione di calore e rilascio di calore dal corpo durante ambiente esterno. Se la generazione di calore è uguale al trasferimento di calore, la temperatura corporea rimane costante. Il processo di formazione del calore nel corpo è chiamato termoregolazione chimica, il processo che garantisce l'eliminazione del calore dal corpo è chiamato termoregolazione fisica.

Termoregolazione chimica

Il metabolismo del calore nel corpo è strettamente correlato al metabolismo energetico. Quando le sostanze organiche vengono ossidate, viene rilasciata energia. Parte dell'energia va alla sintesi dell'ATP. Questa energia potenziale può essere utilizzata dal corpo nelle sue ulteriori attività. Tutti i tessuti sono una fonte di calore nel corpo. Il sangue che scorre attraverso i tessuti si riscalda.

Un aumento della temperatura ambiente provoca una diminuzione riflessa del metabolismo, a seguito della quale diminuisce la generazione di calore nel corpo. Quando la temperatura ambiente diminuisce, l'intensità dei processi metabolici aumenta di riflesso e aumenta la generazione di calore. In misura maggiore, l'aumento della generazione di calore si verifica a causa dell'aumento dell'attività muscolare. Le contrazioni muscolari involontarie (tremori) sono la principale forma di aumento della produzione di calore. Un aumento della generazione di calore può verificarsi nel tessuto muscolare e, a causa di un aumento riflesso dell'intensità dei processi metabolici, si verifica la termogenesi muscolare non contrattile.

Termoregolazione fisica

Questo processo viene effettuato a causa del trasferimento di calore all'ambiente esterno attraverso convezione (conduzione del calore), irraggiamento (irradiazione del calore) ed evaporazione dell'acqua. La convezione è il trasferimento diretto del calore a oggetti o particelle dell'ambiente adiacenti alla pelle . Maggiore è la differenza di temperatura tra la superficie del corpo e l'aria circostante, più intenso è il trasferimento di calore.

Il trasferimento di calore aumenta con il movimento dell'aria, come il vento. L'intensità del trasferimento di calore dipende in gran parte dalla conduttività termica dell'ambiente. Il trasferimento di calore avviene più velocemente nell'acqua che nell'aria. L'abbigliamento riduce o addirittura arresta la conduzione del calore.

Radiazione: il rilascio di calore dal corpo avviene attraverso la radiazione infrarossa proveniente dalla superficie del corpo. A causa di ciò, il corpo perde la maggior parte del calore. L'intensità della conduzione e dell'irradiazione del calore è in gran parte determinata dalla temperatura della pelle. Il trasferimento di calore è regolato da un cambiamento riflesso nel lume dei vasi cutanei. Quando la temperatura ambiente aumenta, le arteriole e i capillari si espandono e la pelle diventa calda e rossa. Ciò aumenta i processi di conduzione del calore e di radiazione termica. Quando la temperatura dell'aria diminuisce, le arteriole e i capillari della pelle si restringono. La pelle diventa pallida, la quantità di sangue che scorre attraverso i suoi vasi diminuisce. Ciò porta ad una diminuzione della sua temperatura, il trasferimento di calore diminuisce e il corpo trattiene il calore.

Evaporazione dell'acqua dalla superficie del corpo (2/3 di umidità) e durante la respirazione (1/3 di umidità). L'evaporazione dell'acqua dalla superficie del corpo avviene quando viene secreto il sudore. Anche con completa assenza sudorazione visibile fino a 0,5 litri di acqua evaporano attraverso la pelle al giorno: sudorazione invisibile. L'evaporazione di 1 litro di sudore in una persona di 75 kg può abbassare la temperatura corporea di 10° C.

In uno stato di relativo riposo, una persona adulta cede il 15% del calore all'ambiente esterno per conduzione termica, circa il 66% per irraggiamento termico e il 19% per evaporazione dell'acqua. In media, una persona perde circa 0,8 litri di sudore al giorno e con esso 500 kcal di calore. Durante la respirazione, una persona rilascia ogni giorno circa 0,5 litri di acqua. A basse temperature ambiente (15°C e inferiori), circa il 90% del trasferimento di calore giornaliero avviene per conduzione e radiazione termica. In queste condizioni non si verifica alcuna sudorazione visibile.

Ad una temperatura dell'aria di 18-22° C, il trasferimento di calore dovuto alla conduttività termica e alla radiazione termica diminuisce, ma la perdita di calore da parte del corpo aumenta attraverso l'evaporazione dell'umidità dalla superficie della pelle. Quando l'umidità dell'aria è elevata, quando l'evaporazione dell'acqua è difficile, il corpo può surriscaldarsi e si può sviluppare un colpo di calore. Gli indumenti scarsamente permeabili al vapore acqueo impediscono un'efficace sudorazione e possono causare il surriscaldamento del corpo umano.

Nei paesi caldi, durante le lunghe passeggiate, nelle officine calde, una persona perde grandi quantità di liquidi attraverso il sudore. Allo stesso tempo appare una sensazione di sete, che non viene placata dall'acqua potabile. Ciò è dovuto al fatto che una grande quantità di sali minerali viene persa con il sudore. Se aggiunto a bevendo acqua sale, la sensazione di sete scomparirà e il benessere delle persone migliorerà.

Centri di regolazione dello scambio termico

La termoregolazione viene effettuata di riflesso. Le fluttuazioni della temperatura ambiente sono percepite dai termorecettori. IN grandi quantità i termorecettori sono localizzati nella pelle, nella mucosa del cavo orale e nelle prime vie respiratorie. Termorecettori sono stati trovati negli organi interni, nelle vene e anche in alcune formazioni del sistema nervoso centrale. I termocettori cutanei sono molto sensibili alle fluttuazioni della temperatura ambiente. Si eccitano quando la temperatura dell'ambiente aumenta di 0,007° C e diminuisce di 0,012° C.

Gli impulsi nervosi che originano dai termorecettori viaggiano attraverso le fibre nervose afferenti fino al midollo spinale. Lungo le vie raggiungono il talamo visivo e da qui si dirigono verso la regione ipotalamica e la corteccia grande cervello. Di conseguenza, sorgono sensazioni di caldo o freddo. midollo spinale sono i centri di alcuni riflessi termoregolatori. L'ipotalamo è il principale centro riflesso della termoregolazione. Le parti anteriori dell'ipotalamo controllano i meccanismi di termoregolazione fisica, cioè sono il centro di trasferimento del calore. Le parti posteriori dell'ipotalamo controllano la termoregolazione chimica e sono il centro di generazione del calore. La corteccia cerebrale svolge un ruolo importante nella regolazione della temperatura corporea. I nervi efferenti del centro di termoregolazione sono principalmente fibre simpatiche.

Partecipa alla regolazione dello scambio termico meccanismo ormonale, in particolare gli ormoni ghiandola tiroidea e ghiandole surrenali. L'ormone tiroideo - tiroxina, aumentando il metabolismo nel corpo, aumenta la produzione di calore. Il flusso di tiroxina nel sangue aumenta man mano che il corpo si raffredda. L'ormone surrenale - l'adrenalina - migliora i processi ossidativi, aumentando così la generazione di calore. Inoltre, sotto l'influenza dell'adrenalina, si verifica la vasocostrizione, in particolare i vasi cutanei, a causa di ciò, il trasferimento di calore diminuisce.

Adattamento del corpo a bassa temperatura ambiente. Quando la temperatura ambiente diminuisce, si verifica un'eccitazione riflessa dell'ipotalamo. Un aumento della sua attività stimola la ghiandola pituitaria, con conseguente aumento della secrezione tireotropina e corticotropina, che aumentano l'attività della ghiandola tiroidea e delle ghiandole surrenali. Gli ormoni di queste ghiandole stimolano la produzione di calore, quindi, durante il raffreddamento, vengono attivati ​​i meccanismi di difesa del corpo, aumentando il metabolismo, la generazione di calore e riducendo il trasferimento di calore.

Caratteristiche della termoregolazione legate all'età

Nei bambini del primo anno di vita si osservano meccanismi imperfetti. Di conseguenza, quando la temperatura ambiente scende sotto i 15° C, si verifica ipotermia corpo del bambino. Nel primo anno di vita si verifica una diminuzione della trasmissione del calore attraverso la conduttività termica e l'irraggiamento termico e un aumento della produzione di calore. Tuttavia, fino ai 2 anni di età, i bambini rimangono termolabili (la temperatura corporea aumenta dopo aver mangiato a temperatura ambiente elevata). Nei bambini dai 3 ai 10 anni i meccanismi di termoregolazione sono migliorati, ma la loro instabilità continua a persistere.

Nell'età prepuberale e durante la pubertà (pubertà), quando si verifica una maggiore crescita del corpo e una ristrutturazione della regolazione neuroumorale delle funzioni, aumenta l'instabilità dei meccanismi termoregolatori. Nella vecchiaia si osserva una diminuzione della formazione di calore nel corpo rispetto a età matura.

Il problema di indurire il corpo

In tutti i periodi della vita è necessario indurire il corpo. Per indurimento si intende l'aumento della resistenza del corpo agli influssi ambientali avversi e, prima di tutto, al raffreddamento. L'indurimento si ottiene utilizzando fattori naturali: sole, aria e acqua. Agiscono terminazioni nervose e i vasi sanguigni della pelle umana, aumentano l'attività del sistema nervoso e aiutano a migliorare i processi metabolici. Con esposizione costante fattori naturali il corpo si abitua a loro. L'indurimento del corpo è efficace se sono soddisfatte le seguenti condizioni fondamentali: a) utilizzo sistematico e costante di fattori naturali; b) un aumento graduale e sistematico della durata e della forza del loro effetto (l'indurimento inizia con l'uso acqua calda, ridurre gradualmente la sua temperatura e aumentare il tempo trascorso procedure idriche); c) indurimento con l'uso di stimoli contrastanti di temperatura (acqua calda - fredda); d) un approccio individuale all'indurimento.

L'uso di fattori naturali di indurimento deve essere combinato con l'educazione fisica e lo sport. Esercizi mattutini sul aria fresca oppure in una stanza con la finestra aperta, con esposizione obbligatoria di una parte significativa del corpo e successive procedure idriche (bagno, doccia). L'indurimento è il massimo mezzi accessibili migliorare la salute delle persone.

Violazione della termoregolazione del corpo umano

L'imperfezione dei processi di regolazione (patologia della termoregolazione) può essere espressa nel fatto che nella prima fase del processo di regolazione (disadattamento e riregolazione) la vasocostrizione primaria viene sostituita da forte calo il loro tono. Dal lato della cavità nasale, ciò si esprime nella comparsa di attacchi di starnuti o difficoltà nella respirazione nasale. Allo stesso tempo, c'è un aumento permeabilità vascolare mucose dei turbinati nasali. Una termoregolazione fisica insufficiente può rendere necessaria l'attivazione della componente chimica a temperature più elevate rispetto agli individui sani. I pazienti con questo tipo di disregolazione si congelano e tremano anche a lievissimi cali della temperatura ambiente. Una rottura della regolazione con fenomeni caratteristici di una risposta inadeguata della mucosa nasale si verifica quando il paziente ha freddo. Il successivo tipo di disregolazione - l'insufficienza della termoregolazione fisica - non è compensata dalla componente chimica e dai brividi di freddo. Di conseguenza, si verifica una rottura della regolazione senza sensazioni di freddo pronunciate e senza tremori, cioè tali pazienti non tremano né si congelano, ma tuttavia prendono il raffreddore.

Il meccanismo di esacerbazione dei processi infiammatori cronici negli organi ORL quando i meccanismi di regolazione dell'omeostasi della temperatura vengono interrotti è spiegato dalla formazione di stasi venosa nella mucosa del naso e della faringe, un aumento della permeabilità vascolare, che crea condizioni favorevoli per lo sviluppo della microflora che è costantemente presente nel focolaio dell'infiammazione cronica.

Ogni tipologia di organismi omeotermici presenta zone del corpo attraverso le quali avviene lo scambio primario di calore con l'ambiente, i cosiddetti scambiatori di calore. Negli esseri umani, tali scambiatori di calore sono le mani e i piedi. Pertanto, dal 7 all'80% del calore del metabolismo principale può essere rimosso attraverso le spazzole, nonostante le spazzole costituiscano solo il 6% della massa corpo umano. Se necessario, la circolazione sanguigna nelle dita può aumentare di 600 volte. È naturale che stato funzionale regolazione vascolare nell'area degli scambiatori di calore influisce anche sulla condizione delle mucose della cavità nasale. Le ricerche condotte nel laboratorio di M. E. Marshak (1965) hanno dimostrato che quando i piedi vengono immersi in acqua fredda, la temperatura della mucosa nasale diminuisce in modo sincrono con la temperatura della pelle dei piedi (reazione adeguata).

Tuttavia, in un certo numero di persone, ad un certo stadio dell'azione dello stimolo freddo, nonostante la bassa temperatura nella zona dei piedi, si verifica un forte aumento della temperatura della mucosa nasale, accompagnato da attacchi di starnuti e scarico pesante dal naso (reazione inadeguata). Oltre alle zone dello scambiatore di calore, di grande importanza sono l'area del viso stesso (una zona particolarmente sensibile al calore nell'uomo) e la zona del collo. Queste zone sono ampiamente utilizzate nello sviluppo di metodi metodologici per indurire le persone con patologie degli organi ENT.

Lo scambio di calore avviene costantemente tra una persona e il suo ambiente. I fattori ambientali influenzano il corpo in modo complesso e, a seconda dei loro valori specifici, i centri vegetativi (striato, tubercolo grigio diencefalo) e la formazione reticolare, interagendo con la corteccia cerebrale e inviando impulsi attraverso le fibre simpatiche ai muscoli, forniscono un equilibrio ottimale tra i processi di generazione e trasferimento di calore.

La termoregolazione del corpo è l'insieme di processi fisiologici e chimici volti a mantenere la temperatura corporea entro certi limiti (36,1...37,2 °C). Il surriscaldamento del corpo o la sua ipotermia portano a violazioni pericolose funzioni vitali e, in alcuni casi, alle malattie. La termoregolazione è assicurata dai cambiamenti in due componenti dei processi di scambio termico: produzione di calore e trasferimento di calore. L'equilibrio termico del corpo è influenzato in modo significativo dal trasferimento di calore, poiché è il più controllabile e variabile.

Il calore è prodotto in tutto il corpo, ma soprattutto dai muscoli striati e dal fegato. La generazione di calore del corpo umano, vestito con abiti domestici e in uno stato di relativo riposo ad una temperatura dell'aria di 15...25 ° C, rimane approssimativamente allo stesso livello. Quando la temperatura diminuisce, aumenta e quando aumenta da 25 a 35 °C diminuisce leggermente. A temperature superiori a 40°C la produzione di calore comincia ad aumentare. Questi dati indicano che la regolazione della produzione di calore nel corpo avviene principalmente a basse temperature ambiente.

La produzione di calore aumenta quando si esegue un lavoro fisico, e tanto più tanto più duro è il lavoro. La quantità di calore generata dipende anche dall’età e dallo stato di salute della persona. I valori medi di produzione di calore di un adulto, in funzione della temperatura ambiente e della gravità del lavoro svolto, sono riportati nella Tabella 14.3.

14.3. La produzione di calore umano dipende dalla temperatura dell'aria e dalla gravità del lavoro svolto

Esistono tre tipi di trasferimento di calore dal corpo umano:

radiazione (sotto forma di raggi infrarossi emessi dalla superficie del corpo in direzione di oggetti con una temperatura inferiore);

convezione (riscaldamento dell'aria che lava la superficie del corpo);

evaporazione dell'umidità dalla superficie della pelle, dalle mucose del tratto respiratorio superiore e dai polmoni.

Il rapporto percentuale tra questi tipi di trasferimento di calore da una persona in condizioni normali a riposo, è espresso dai seguenti numeri: 45/30/25. Tuttavia, questo rapporto può variare a seconda dei valori specifici dei parametri microclimatici e della gravità del lavoro svolto.

Il trasferimento di calore per irraggiamento avviene solo quando la temperatura degli oggetti circostanti è inferiore alla temperatura della pelle esposta (32...34,5 °C) o degli strati esterni degli indumenti (27...28 °C per una persona leggermente vestita e circa 24 °C per una persona in abbigliamento invernale). La maggior parte della radiazione appartiene alla gamma degli infrarossi con una lunghezza d'onda di (4...50) * 10-6 m. In questo caso, la quantità di calore perso dal corpo per unità di tempo, J/s (1 J/s = 1 W),

Pp = Sδ(Tch4 - To4),

dove S è la superficie del corpo umano, determinata dal grafico (Fig. 14.1), m2. Se la massa e l'altezza di una persona non sono note, prendi S = 1,5 m2; δ - emissività ridotta, W/(m2*K4): per tessuto di cotone 5 = 4,2*10-8, per lana e seta δ = 4,3*10, per pelle umana δ = 5,1*10 -8; Tch è la temperatura superficiale del corpo umano: for uomo nudo 306 K (corrisponde a 33 °C); To è la temperatura ambiente, K.

Riso. 14.1. Grafico per determinare la superficie del corpo umano in base al suo peso e alla sua altezza

Il trasferimento di calore per convezione avviene anche se la temperatura della superficie della pelle o degli strati superiori degli indumenti è superiore alla temperatura dell'aria che li bagna. In assenza di vento, uno strato d'aria spesso 4...8 mm adiacente alla superficie della pelle di una persona spogliata si riscalda a causa della sua conduttività termica. Gli strati più distanti vengono riscaldati a causa del movimento naturale dell'aria o dell'impulso forzato. Con un aumento della velocità dell'aria, lo spessore dello strato limite che circonda una persona diminuisce a 1 mm e il trasferimento di calore dalla superficie corporea aumenta più volte. Perdita di calore per convezione Vie aeree meno che dalla pelle e si verificano nei casi in cui la temperatura dell'aria inalata è inferiore alla temperatura corporea. Il trasferimento di calore per convezione aumenta con l'aumento della pressione barometrica.

Approssimativamente, la perdita di calore per unità di tempo per convezione, J/s, può essere determinata dalla formula

Pk1 = 7(0,5 + √v)S(Tch - A)

Pk2 = 8.4(0.273 + √v)S(Tch - A)

dove v è la velocità dell'aria, m/s.

La prima formula viene utilizzata per velocità dell'aria v ≤ 0,6 m/s, la seconda per v > 0,6 m/s.

L'evaporazione è la perdita di calore quando temperatura elevata aria quando i metodi di trasferimento del calore precedentemente menzionati sono difficili o impossibili. In condizioni normali, su gran parte della superficie del corpo umano si verifica una sudorazione impercettibile, derivante dalla diffusione dell'acqua senza la partecipazione attiva delle ghiandole sudoripare. L'eccezione sono le superfici dei palmi, delle piante dei piedi e ascelle(costituendo circa il 10% della superficie corporea), su cui viene secreto continuamente il sudore.

A causa dell'evaporazione, il corpo perde in media circa 0,6 litri di acqua al giorno. Poiché l'evaporazione di 1 g di acqua richiede circa 2,5 kJ di calore, la sua perdita giornaliera sarà di circa 1500 kJ. Con un aumento della temperatura dell'aria e la gravità del lavoro dovuto alla penetrazione più attiva del fluido attraverso le pareti dei vasi arteriosi che intrecciano le ghiandole sudoripare e regolazione nervosa la sudorazione aumenta, raggiungendo i 5 litri per turno, e in alcuni casi 10...12 litri. Aumenta anche il trasferimento di calore.

Se la secrezione è troppo intensa, il sudore non sempre ha il tempo di evaporare e può essere rilasciato sotto forma di gocce. In questo caso, lo strato umido sulla pelle impedisce il trasferimento di calore, portando ulteriormente al surriscaldamento del corpo. Oltre all'umidità attraverso il sudore, una persona perde una grande quantità di sali (1 litro di sudore contiene 2,5...2,6 g di cloruro di sodio) e vitamine idrosolubili (C, BI, 62), che porta ad un ispessimento della pelle. sangue e deterioramento del cuore. Va notato che quando una persona perde una quantità di acqua pari all'1% del peso corporeo totale, sorge una sensazione. sete estrema; la perdita del 5% di acqua porta alla perdita di coscienza, il 10% alla morte.

La quantità di sudore prodotta dipende dalle caratteristiche individuali del corpo, nonché dal grado di adattabilità alle condizioni climatiche. L'intensità dell'evaporazione dell'umidità è influenzata dalla temperatura e dalla velocità dell'aria.

Attraverso le vie respiratorie evaporano circa 300...350 g di umidità al giorno, il che comporta una perdita di calore di 750...875 kJ.

La perdita di calore totale per evaporazione per unità di tempo, J/s, può essere determinata approssimativamente dalla formula

Рi = ​​​​0,6547q(1 + kl), dove q è l'intensità della secrezione di sudore, g/h, determinata pesando la persona; kl è il fattore di conversione per la trasmissione del calore attraverso i polmoni, a seconda della temperatura ambiente: a O "C kl = 0,43, a 18 °C - 0,3, a 28 °C - 0,23, a 35 °C - 0,035 e a 45°C kl = 0,015.