Реферат-Терморегуляция . Методы оценки теплового баланса организма

Подождите немного. Документ загружается.

воды или воздуха, при 33 градусах конвекция тормозится. Значительное

влияние оказывает площадь поверхности тела. В покое теплопотеря за счёт

конвекции составляет около 40 %.

Г)B-отток тепла с верхних дыхательных путей во время дыхания относится к

неощутимой перспирации. Вместе с испарением через мембраны кожных

клеток этим путём за сутки испаряется около 250мл жидкости, что составляет

около 20% общих теплопотерь.

Д)q- теплопродукция организма.

Теплообразование является основным свойством всех живых организмов.

Тепло, вырабатываемое человеком (теплопродукция) возникает в процессе

биологического обмена веществ во всех тканях тела. Вся энергия, которая в

конечном итоге выделяется в виде тепла, количественно определяется

химической энергией переваренной пищи [5]. И поступившим из внешней

среды теплом, причём пища является основным источником тепла живых

организмов. Большинство исследований, посвящённых изучению явления

теплообразования, было связано с проблемой определения основной величины

теплопродукции, под которой понимается количество энергии, расходуемое

организмом человека при полном мышечном покое, до приёма пищи в условиях

теплового комфорта. Образование тепла зависит от ряда факторов:

метеорологических условий, пола, возраста и, прежде всего, от характера пищи

и деятельности человека. Она изменяется в зависимости от тяжести физической

работы. Основная часть энергии теплопродукции выделяется в окружающую

среду в виде тепла, и лишь небольшая её часть превращается в механическую

энергию, которая расходуется на внешнюю работу. При высокой физической

активности значение внешней работы в энергетическом балансе человека

увеличивается, однако даже при очень напряжённой физической работе

энергия, затрачиваемая на внешнюю работу, значительно меньше величины

теплопродукции, определённой у человека в состоянии покоя. Изучение

основной величины теплопродукции в различных метеорологических условиях

показало, что чем больше масса тела, тем больше теплопродукция. При этом

было выяснено, что если отнести основную величину теплопродукции ко всей

площади поверхности тела, то получается величина, близкая к постоянной для

большинства людей. Это значение теплопродукции для человека в покое было

оценено равным 40-50 ккал/кв.м*час.[6]

2.4. Средние значения составляющих теплового баланса человека

на примере Украинских Карпат.

С помощью метода теплового баланса организма человека можно рассчитать

его составляющие и провести оценку рекреационных районов Украины. Один

из главных рекреационных районов- Украинские Карпаты. В течение года

организм человека в Украинских Карпатах получает тепловые нагрузки разной

интенсивности.(таблица4,5) Но интересно, что средние значения интегрального

показателя теплового состояния человека почти повсюду отрицательные, что

соответствует режиму охлаждения организма. Зимой больше тепла организм

человека теряет на вершинах гор. Осенью биоклиматические условия

Украинских Карпат суровее, чем весной. Весной радиационный баланс имеет

положительные значения, но интегральный показатель теплового состояния

остаётся отрицательным, что свидетельствует о потерях тепла организмом за

счёт конвективного и других видов теплообмена. Летом почти везде затраты

тепла превышают радиационный баланс. Основным фактором, что определяет

затраты тепла на выделение пота, остаётся конвективный теплообмен. Осенью

организм человека получает недостаточное количество солнечного тепла для

обеспечения оптимального состояния. Недостаток тепла, которое приходит

извне, может быть компенсирован с помощью одежды с высокими

теплоизоляционными свойствами.

Таблица4.

Таблица5.

2.5. Номограмма тепловой нагрузки на организм человека.

Для правильного проведения и дозирования гелиотерапевтических процедур

необходимо учитывать и тепловое состояние человека. Для назначения и

проведения климатолечения (принятия процедур) необходимо рассчитывать

тепловую нагрузку на организм человека, которую можно определить с

помощью номограммы.

3. Терморегуляция.

3.1. Температура тела и терморегуляция.

Термический режим тела человека характеризуется существенной

особенностью, свойственной всем теплокровным животным,- наличием

сравнительно постоянного уровня внутренней температуры тела. У человека

внутренняя температура тела близка к 37градусов. Сохранение температуры

тела в пределах нормы является необходимым условием жизнедеятельности

человека.[7] Если температура тела должна оставаться постоянной, то

необходимо, чтобы в тепловом балансе человека сохранялось равенство

прихода и расхода тепла. Действительно, если приход тепла будет больше

расхода, то температура тела будет повышаться. Если же приход тепла будет

меньше расхода, то это приведёт к понижению температуры тела. В

физиологических исследованиях было установлено[6,8], что температура тела

человека поддерживается путём регуляции тепла и его отдачи. Химическая

терморегуляция является основной. Дополнительное регулирование

осуществляется за счёт изменений теплоотдачи с помощью так называемой

физической терморегуляции. Физическая терморегуляция определяется как

физическими так и физиологическими процессами. Схематично можно

довольно просто разграничить область действия этих процессов: теплоотдача от

внутренних органов к коже происходит на основе физиологических

закономерностей, а теплоотдача от кожи через одежду во внешнюю среду- в

соответствии с физическими закономерностями. Причём факторы внешней

среды оказывают влияние не только на физическую, но и на химическую

терморегуляцию. Человек отдаёт в окружающую среду тепло, которое он сам

продуцирует и которое получает в виде радиации, пятью основными

способами[9]:1) молекулярной теплопроводностью, 2) турбулентной

теплопроводностью, 3) длинноволновым излучением, 4)дыханием, 5)

испарением пота. Передача тепла путём молекулярной теплопроводности

происходит при непосредственном соприкосновении двух тел. У человека этот

вид теплообмена ограничивается небольшими участками соприкосновения ног

или обуви с поверхностью земли или полом, и им можно пренебречь. Если

изучается теплообмен для человека в положении лёжа, то молекулярная

теплопроводность играет важную роль. Величина отдачи тепла путем

молекулярной теплопроводности пропорциональна разности температур и

площади соприкасающихся поверхностей.

В условиях, когда поверхность тела человека теплее окружающего воздуха,

турбулентный теплообмен является одним из основных путей передачи тепла от

организма во внешнюю среду и связан с непрерывным нагреванием организмом

близлежащих слоёв воздуха, причем нагретый воздух постоянно обменивается

на холодный. Потеря тепла конвекцией зависит от температуры воздуха,

скорости ветра, площади нагретого тела, теплопроводности внешних слоев

нагретого тела и некоторых других характеристик.

Как и всякое тело, организм человека теряет тепло путем излучения. Потери

тепла излучением определяются известным законом Больцмана. При этом

необходимо иметь в виду, что тело человека не является абсолютно черным

излучателем, и это учитывается введением соответствующего множителя.

Постоянство температуры тела осуществляется в результате сложной работы

терморегулирующего аппарата организма человека, который через высшие

отделы центральной нервной системы чутко реагирует на изменения

термических условий окружающей среды. Под влиянием этих воздействий

организм способен менять количество вырабатываемого им и отдаваемого в

окружающее пространство тепла. У человека, как и у всех высших животных

основной обмен в условиях высоких температур немного повышается.

Механизм терморегуляции увеличивает теплоотдачу в результате

рефлекторного расширения периферических сосудов, что улучшает

кровоснабжение кожи и, следовательно, создаёт условия, при которых отдача

тепла организмом повышается за счет усиления конвекции и излучения тепла в

окружающую среду. Одновременно увеличивается и потоотделение,

являющееся в этих условиях главным фактором теплопотери за счет энергии,

расходуемой на испарение пота с поверхности кожи [10].

При действии на организм низкой температуры отмечается рефлекторный

процесс, обратный тому, который наблюдается в условиях жаркой погоды:

механизм терморегуляции повышает теплопродукцию, периферические сосуды

сужаются, кровоснабжение кожи уменьшается, а процесс потоотделения резко

ослабевает или прекращается. Это способствует резкому уменьшению

теплоотдачи.

При очень сильном охлаждении тела величина теплопродукции в покое

может увеличиться в три раза. Это явление связывают с изменением скорости

окислительных процессов при изменении мышечного напряжения,

возникновения дрожания и т. п.

Все высказанное о терморегуляции можно отнести только к «среднему»

человеку. Этот процесс зависит от возраста, акклиматизации, пола и т. д.

Например некоторые специалисты считают, что женщины обладают большей

термостатичностью, другие подчёркивают роль акклиматизации к холоду и

адаптации организма к температурным колебаниям.

Таким образом, условия внешней среды, влияя на организм через нервные

рецепторы, приводят в действие систему физиологических механизмов, которая

в зависимости от характера температурного раздражителя соответственно

ослабляет или усиливает процессы теплоотдачи и теплопродукции,

обеспечивая тем самым сохранение температуры на нормальном

физиологическом уровне.

3.2. Температура кожи.

При неизменной температуре внутренних органов человек может испытывать

различное тепловое состояние, которое им субъективно оценивается как

«тепло», «прохладно», «холодно» и т. д. Тепловое состояние человека

определяется прежде всего температурными изменениями, которые происходят

в поверхностных тканях тела. Как показывают данные многочисленных

исследований температурного режима и теплосодержания в различных слоях

тела, наибольшие изменения температуры наблюдаются в верхних слоях

тканей. Так, на глубине 2,5 см от поверхности кожи уже отсутствует сколько-

нибудь значительное изменение температуры во времени, причем она близка к

температуре внутренних органов.[13] Таким образом, для теплового баланса и

теплового состояния человека условия температурного режима кожи являются

определяющими, поскольку теплоотдача происходит с поверхности тела.

В целом ряде экспериментальных работ, посвященных исследованию теплового

баланса, физиологам удалось установить тесную корреляцию между

субъективными оценками теплового состояния и температурой кожи. Причем

оказалось, что каждой субъективной оценке соответствует температура кожи не

отдельных точек тела, а ее средневзвешенное значение, определенное для всей

поверхности тела. Следовательно, по данным средней температуры кожи можно

объективно оценивать тепловое состояние.

Впервые предложение использовать температуру кожи в качестве показателя

теплового состояния человека было сделано бельгийским метеорологом

Венсеном в 1890 г. Венсен составил формулу для расчета температуры кожи

большого пальца руки по данным измерений температуры воздуха,

температуры шарового термометра и скорости ветра. По результатам таких

расчетов и измерений была составлена таблица соотношения температуры кожи

с тепловым состоянием человека.

В дальнейшем многие работы были направлены на поиски наиболее

характерных точек на поверхности тела, в которых измеренная температура

соответствовала бы действительному тепловому состоянию. Однако оказалось,

что такой точки не существует, поскольку каждая из них является

репрезентативной для определенной части, а не для всего тела. Отдельные

участки тела при этом характеризуются различными температурами, например,

в условиях комфорта температура лба может изменяться в пределах 31—34° С,

а груди 31,5—33,5° С [13].

Таблица 6. Значения средней температуры кожи ºС при различном

теплоощущении человека.

По Уинслоу и Херрингтону

теплоощущение ºС

Холодно 27,8-28,8

Очень про хладно

28,9-29,9

Прохладно 30,0-32,1

Комфорт 32,2-33,2

Тепло 33,3—34,2

Жарко 34,3-35,5

Очень жарко 35,6-36,6

Особенности топографии кожных температур возникают в процессе

онтогенетического развития. Обнаружено, что у новорожденных почти нет

различия в температуре туловища и конечностей [13]. Следовательно,

распределение температурных точек зависит от возраста, обычаев, закалки и

т.д, что в значительной степени определяет трудности поисков температурного

показателя теплового состояния. При расчете теплового обмена работающего