Том 3 (1128363), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Коэффициент Ь „учитывает излучающую способности кожи е, которая для длииноволиового инфракрасного излучения равна примерно 1 независимо от пигментации, т. е. кожа излучает почти столько же энергии, сколько и «полный излучатель», нли абсолютно черное тело. Испускающая способность окружающих стен должна учитываться только в том случае, если они располагаются очень близко к телу. Излучаемое тепло поглощается телом в помещениях, содержащих излучатели тепла или освещенных солнечным светом, когда средняя температура излучения Т, (уравнение 7) превышает Тв . В случае коротко«ояко«ого инфракрасного излучения (испускаемого такими излучателями, как электрорадиаторы или солнце) и испускающая, и поглощающая способности кожи становятся значительно меньше 1 (0,5-0,8) и оказываются зависимыми от кожной пигментации.
Перенос тепла путем конвекции и излучения часто объединяют и называют «сухей» теплоотдачей. В этом случае значение температуры окружающей среды представляет собой оп«рати«кую тежпературу-взвешенное среднее между температурами воздуха и излучения. Коэффициенты переноса тепла для копвекции н излучения объединяют и получают коэффициент Ь,„„, обратная величина которого служит характеристикой изолирующих свойств окружающей среды 1. Перенос тепла путем испарения. Около 20% теплоотдачи тела человека в условиях нейтральной температуры (см. рис. 25.7) осуществляется за счет испарения воды с поверхности кожи или со слизистой оболочки, выстилающей дыхательные пути. Перенос тепла из кожи путем испарения описывается следующим уравнением: Н„= Ь„.(Р „— Р „) А, (8) где Р и Р -давление водяного пара соответственно на коже (среднее значение) и в окружающем воздухе, а Ь„в-коэффициент переноса тепла путем испарения.
Величина Ь„варьирует в зависимости от очертаний поверхности кожи, атмосферного давления и скорости обдувающего воздуха. Наиболее важное заключение нз приведенного выше уравнения состоит в том, что теплоотдача путем испарения происходит даже тогда, когда относительная влажность окружающего воздуха достигает 100'Уо. Единственное необходимое требование заключается в том, чтобы Рв „было больше Р, , это условие сохраняется до тех пор, пока температура кожи выше температуры окружающей среды и кожа полностью увлажнена благодаря достаточному выделению пота. Потерю воды за счет диффузии ее через кожу и слизистую оболочку называют неощущаемой или внежелезистой потерей в отличие от железистой потери воды в результате функции потовых желез. Только последний механизм находится под контролем системы терморегуляции и оказывает существенное влияние на общее количество переносимого Янко 1 лава 1Биолиотека нагла) О а!аиаааййуапс3ек.п«В Пмикиуапкоз)Ь.п» ГЛАВА 25.
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И РЕГУЛЯЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА 673 тепла. Когда температура окружающей среды превышает температуру тела, теплоотдача может осуществляться только путем испарения. Эффективность потоотделения для процесса терморегуляции основана на поглощении большого количества тепла испаряющейся водой, 2400 кДж на 1 л. Путем испарения 1 л волы организм человека может отдать треть всего тепла, выработанного в условиях покоя за целый день (см.
водный баланс, с. 813). Влияние одежды. Одежда с точки зрения физиологии является формой теплового сопротивления, или изоляции, 1, г2), величину которого нужно прибавить к значениям термосопротивления тканей организма (1,) и окружающего пограничного слоя (1е ). Эффективность одежды обусловлена мельчайшими объемами воздуха, присутствующими в структуре плетеной ткани нли в ворсе, где не может возникать сколько-нибудь заметных потоков воздуха.
В этом случае тепло переносится только путем проведения, а воздух является плохим проводником тепла. Факторы окружвиицей среды и температурный комфорт Из всего изложенного ясно, что влияние непосредственного окружения на организм человека определяется по крайней мере четырьмя физическими фаиторамя: температурой воздуха, давлением водяного пара в воздухе (влажвостью), температурой излучения и скоростью движения воздуха (ветра). От этих факторов зависит, ощущает ли испытуемый «температурный комфорт» или ему слюнкам жарко либо холодно. Условие комфорта состоит в том, чтобы организм не нуждался в работе механизмов терморегуляции-т.е.
ему не требовалось бы ни дрожи, ни выделения пота-и кроваток в периферических органах мог сохранять промежуточную скорость. Это условие соответствует упомянутой выше теуионейтральиой зоне (рис. 25.4). Указанные четыре физических фактора до некоторой степени взаимозаменяемы в отношении ощущения комфорта и потребности в терморегуляции. Иными словами, ощущение холода, вызванное низкой температурой воздуха, может быть ослаблено соответствующим повышением температуры излучения. Если атмосфера кажется душной, то соответствующее ощушение может быль ослаблено путем снижения влажности или температуры воздуха.
Если температура излучения низкая (холодные стены), для достижения комфорта требуется увеличение температуры воздуха. Подобные взаимоотношения между рассматриваемыми факторами позволяют выражать различные их комбинации одним числом, например эффективной температурой (343. Согласно проведенным недавно исследованиям (33, значение комфортной температуры для легко одетого (рубашка, трусы, длинные хлопковые брюки) сидящего испытуемого равно примерно 25 — 26 'С при влажности воздуха 50'А и равенстве температуры воздуха и стен. Было показано, что соответствующее значение для обнаженного испытуемого при относительной влажности воздуха 50»'«составляет 28 'С. В условиях температурного комфорта средняя температура кожи равна примерно 34 С. При физической работе по мере того, как испытуемый затрачивает все больше физических усилий, комфортная температура снижается.
Например, для легкой кабинетной работы предпочтительная температура воздуха равна примерно 22'С. Как ни странно, во время тяжелой физической работы комнатная температура, при которой не возникает потоотделения, ощуШается как слишком низкая. Диаграмма на рис. 25.8 показывает, как соотносятся значения комфортной температуры, влажности и температуры окружающего воздуха в условиях легкой физической работы (3 мет; 1 мет = интенсивность обмена вешеств в условиях покоя). Каждой степени дискомфорта может быть сопоставлено одно значение температуры — эффективная температура (ЭТ).
Численное значение ЭТ находят путем проецирования на ось х точки, в которой линия дискомфорта пересекает кривую, соответствующую 50У«относительной влажности (343 (ранее шкалу эффективной температуры строили в соответствии с относительной влажностью, равной !00%). Например, все комбинации значений температуры и влажности в красной области на рис. 25.8 (30'С при относительной влажности 100'Ъ или 45 'С при относительной влажности 20;4 и т.д.) соответствуют эффективной температуре 37'С, которая в свою очередь соответствует определенной степени дискомфорта. В диапазоне более низких температур влияние влажности оказывается меньше (наклон линий дискомфорта более крутой), поскольку в этом случае вклад испарения в общую теплоотдачу незначителен. Как показано на диаграмме, дискомфорт «азрастает с увеличением средней температуры и влажности кожи (части поверхности тела, покрытой потом (34)).
Когда значения параметров, определяющие максимальную влажность кожи (!ООУ«), превышены, тепловой баланс не может больше сохраняться. Таким образом, человек способен выдерживать условия за пределами этой границы лишь в течение короткого времени; пот при этом стекает ручьями, поскольку его выделяется больше, чем может испариться. Линии дискомфорта, представленные на рис. 25.8, конечно, смешаются в зависимости от тепловой изоляции, обеспечиваемой одеждой, скорости ветра и характера физической нагрузки.
Когда, например, выполняемая работа требует увеличения интенсивности обменных процессов от 3 до б мет, предельно Янко Слава (Библиотека Рогтдза] Ц а1ачааайцуалбек.гы Ц Нттр:Цуално.но.гм 674 ЧАСТЬ УЦ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС, РАБОТА И ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 50 и с 3 40 х ы ч о 30 й о о з '« о 10 й 0 О \О 20 30 40 50 аС температур« окружающей среды )оп«рзтнвн«я т«ып«о«тура) Рнс. 25.8.
Психометрическая диаграмма, отражающая соотношение между темпера1урой окружающей среды (оперативная температура: взвешенное среднее значение температуры излучения н воздуха) н влажностью, с одной стороны, и температурным дискомфортом с другой. Это соотношение установлено дпя условий умеренной физической нагрузки («3 мета, т.е. утроенное значение интенсивности метаболизма в покое). легкой спортивной одежды н незначительного относительного движения воздуха (0,5 м с ').
ЭТ эффективная температура; Т „средняя температура кожи (по (34)) выносимая на протяжении продолжительного времени эффективная температура меняется с 40 до 33 'С. Значения комфортной температуры в воде. Когда окружающей средой служит вода, роль пограничного слоя воздуха (см. выше) выполняет слой воды, обладающей по сравнению с воздухом значительно большей теплопроводностыо и тсплоемкостью. В воде при ззланной температуре от покоящегося тела путем конвекции отводится значительно больше тепла, чем в воздухе. Когда вода находится в движении, возникщощий турбулентный поток вблизи поверхности тела отнимает тепло так быстро, что при температуре воды )О'С даже сильное физическое напряжение не позволяет поддерживать тепловое равновесие, и возникает гипотермня.
Если тело находится в полном покое, для достижения температурного комфорта температура воды должна быть 35 36 "С. Этот нижний предел термонейтральной зоны зависит от толщины изолирующей жировой ткани. В ряде исследований, проведенных на людях с различной степенью ожирения, было показано, что нижняя предельная комфортная температура в воде колеблется от 3! до 36'С (52).
25.4. Регуляция температуры тела Биологическую терморсгуляпию целесообразно описывать с помощью терминов теории систем, разработанной для технических систем управления. Чтобы осуществлять постоянно контроль за тепловым режимом управляемой системы, необходимы датчики. Выходные сигналы с датчиков передаются на центральный контроллер, где происходит обработка температурной информации и откуда посылаются сигналы для контроля и управления одним или более эффекторамн (исполнительными звеньями).
Выходные сигналы от эффекторов должны вызывать противодействие изменениям температуры, связанным с внешними или внутренними возмущениями. Если подобный принцип выполняется, система представляет собой цикл с отрицательной абра~ной связью (рнс. 25.9). Теперь перейдем к рассмотрению отдельных компонентов системы. Выходные функции зффекторов при терморегуляцин К выходным функциям эффекторов относятся: выработка тепла, изменение теплоизолируницих свойств тканей и выделение пота.
Все эти функции контролирует преимущественно нервная сштема; только при долгосрочной адаптации в регуляции этих функций начинают участвовать также гормональные проиессы. В терморе1 уляции участвуют две нсйронныс системы: !) са»1атомоп1орная и 2) симпатическая (рис. 25. )О). Формы терморегуляторного поведения, такис, как обмахиванис веером или утепление либо облегчение одежды, также могут быть отнесены к категории функций эффекторов (см. «поведенческая адаптация», с. 683). Регуляция термогенеза. Дрожь (см. с. 666) инду- Гиарушення Рис.
25.9. Блок-схема терморегупяцнн. В систему входят две группы детекторов, соответствующих кожным н внутренним терморецвпторам организма Янко Олова (Библиотека РогтГОа) Ц а!ачаааййуапеЕак.пе В сестр."ГтуапкодеЬ.гм ГЛАВА 25. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И РЕГУЛЯЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА 675 ~цис ) Исполнитель~ пые звенел Рис. 26ЛО. Схема нервного контроля терморегуляторнмх вферекторных элементов цируется ц поддерживается с помошью двигательной системы, спинальные и супраспинальные элементы которой (цереброспинальный и ретикулоспинальный тракты) описаны в гл. 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
