Ihmiskehossa aineenvaihduntaprosessien seurauksena lämpöä syntyy jatkuvasti ja milloin mekaaninen työ lämmöntuotanto lisääntyy. Samalla kehon lämpö häviää jatkuvasti. Lepotilassa lämpöä vapautuu joka tunti 80 kcal, eli sen verran lämpöä, että 1 litra kylmää vettä kiehuu. Kehon lämpö siirtyy iholle pääasiassa verenkierron kautta. Lämmönsiirto johtuu siitä, että iholla on alhaisempi lämpötila kuin sisäelimillä; lämpö häviää ihon ja keuhkojen läpi.

Ympäristön lämpötilasta riippuen keho vapauttaa lämpöä eri tavoilla. Pohjimmiltaan on olemassa 4 lämmönpoistotapaa.

• 1. Lämmönsiirto säteilyn avulla (säteily). Normaaleissa olosuhteissa tämä menetelmä muodostaa noin 60 % kokonaislämmönsiirrosta. Ihmiskehon lähettämä säteily on spektrin infrapuna-alueella (aallonpituus 5-20 mikronia), jonka enimmäisaallonpituus on 9 mikronia.
• 2. Lämmönsiirto konvektiolla, kun lämpö siirtyy ihon pinnalta ihon kanssa kosketuksiin joutuneeseen ilmaan tai veteen. Kuumentuneet hiukkaset kuljetetaan pois ja tilalle tulee uusia, "kylmiä", jotka puolestaan ​​"lämpenevät" ja kuljettavat lämmön mukanaan. Kun kappale upotetaan veteen, lämmönsiirto konvektiolla on paljon suurempi kuin silloin, kun se joutuu kosketuksiin ilman kanssa, koska jälkimmäisen lämpökapasiteetti on suhteellisen pieni.
• 3. Lämmönsiirto johtuen, kun lämpö poistuu kehosta johtamalla suoraan kosketuspaikasta esimerkiksi kylvyn tai kylmän veden pohjaan.
• 4. Lämmönsiirto hikeä haihduttamalla ihon pinnalta, joka sitten jäähdytetään. Tämä lämmönsiirtoprosessi tehostuu, kun ympäristön lämpötila on korkeampi kuin ihon lämpötila. Lämmönsiirto haihduttamalla on 20-25 % kokonaislämmönsiirrosta. Kehomme pinnalla on yli 2 miljoonaa hikirauhasta, jotka osallistuvat hikoiluprosessiin. Jäähtyessään hien haihtumisen myötä iho puolestaan ​​jäähdyttää verta, joka toimittaa sille lämpöä sisäelimistä.

Kuivissa ilmastoissa (autiomaassa ilmasto) hiki haihtuu niin nopeasti, että iho saattaa näyttää täysin kuivalta. Hikeä tulee aina paljon, mutta sitä ei huomaa. Tästä vakuuttumiseen riittää, että laitat kämmenen toistensa päälle minuutin ajaksi haihtumisen estämiseksi, jolloin kämmenet kastuvat.

Kun henkilö on lämpimässä, erityisesti kuumassa vesihauteessa, lisääntynyt hikoilu tapahtuu kehon alueilla, jotka eivät ole upotettuja veteen. Kylvystä poistumisen jälkeen veden kanssa kosketuksiin joutuvien kehon osien hikirauhasten toiminta tehostuu. Lämmönsiirrossa haihduttamalla sellaiset tekijät, kuten ilman liikkeen nopeus ja sen suhteellinen kosteus, saavat huomattavan merkityksen.

Lämmön säätelyn ja kehon lämmönsiirron fysiologiset mekanismit ovat hyvin monimutkaisia. Erilaisten ruumiinlämmön vaihteluiden myötä myös yksittäisten lämmönsiirtomekanismien suhteellinen rooli muuttuu vastaavasti. Hyvin tärkeä hankkia keskenään toisiinsa yhteydessä olevan kudosten ominaislämpökapasiteetin, niiden lämmönjohtavuuden, kehon eri osien lämpötilan jne. Näiden tekijöiden rooli kehon reaktioissa lämpöärsykkeisiin, joista jokaisella on omat fyysiset indikaattorinsa, on merkittävä.

Kudosten ominaislämpökapasiteetti (lämpömäärä kalorissa, joka tarvitaan nostamaan 1 g:n aineen lämpötilaa 1 ° - 15 - 16 °), jotka eivät sisällä rasvaa, on noin 0,85 cal / g, sisältävät rasvaa - 0,70 cal / g, veri 0,90 cal / g. Veden ominaislämpökapasiteetti on suurin, 1 cal/g. Ilman ominaislämpökapasiteetti kehon lämpötilassa 36-37 ° on 0,2375 cal / g.

Huomattavan tärkeä on kudosten lämmönjohtavuuskerroin, joka riippuu niiden veren- ja imusolmukkeiden kierron olosuhteista. Kun vesipitoisuus kasvaa tai verenkierto lisääntyy, kudosten lämmönjohtavuus kasvaa. Sienkivän luun, lihaksen ja rasvakudoksen lämmönjohtavuus on erilainen. Jos ihmisen ihon lämmönjohtavuuskerroin (cal-cm-sec-deg) on ​​0,00060, niin vedessä 37 °:ssa se on 0,00135 ja kuivalle ilmalle - 0,00005.

Pinnallisemmin sijaitsevien kehon kudosten lämmönjohtavuuskerroin muuttuu niiden verensaannin yhteydessä, koska lämpöä siirtyy jatkuvasti ihon pinnalle.

Riippuen ulkoiset tekijät myös lämmönsiirtoaste voi muuttua. Samalla myös pintakudosten verenkierron olosuhteet muuttuvat. Kudoksissa, joissa verenkierto on riittämätön tai joissa vesipitoisuus on pienempi eli alhaisempi lämmönjohtavuus, vesi- tai mutakylpyjä käytettäessä virtaa vähemmän lämpöä verrattuna kudoksiin, joilla on korkea lämmönjohtavuus.

Virtaus kemialliset reaktiot ihmiskehossa vastaa normia kehon lämpötilassa 36-37 ° C. Kehomme ylläpitää sitä ilman lisäponnistuksia, jos meitä ympäröivä ilma lämmitetään 20 ° C:seen. Ei ole sattumaa, että tätä ilman lämpötilaa kutsutaan mukavaksi - emme edes tunne sitä.

Lue aiheeseen liittyviä esseitä:

Väliaineen lämpötila vaihtelee kuitenkin suuresti. Kuumassa meidän täytyy "keittää sisään omaa mehua”, ja lämpötilan lasku 10-15 ° C johtaa kehon hypotermiaan ja aineenvaihduntareaktioiden hidastumiseen siinä. Mutta jopa merkittävien ympäristön lämpötilan vaihteluiden aikana kehomme pitää oman lämpötilansa vakiona tietyn ajan.

Ihmisen organismi, kuten kaikki fyysiset kappaleet, vaihtaa lämpöenergiaa ympäristön kanssa. Jos ympäristön lämpötila on alhaisempi kuin fyysisen kehon lämpötila, keho luovuttaa lämpöä, ts. jäähtyy. Jos ympäristön lämpötila on korkeampi, mikä tahansa keho saa lämpöä ja sen täytyy lämmetä. Joten kivi jäähtyy tai kuumenee, kunnes sen lämpötila on yhtä suuri kuin ympäröivän ilman lämpötila. Toinen asia on ihmiskeho: heti kun se arvioi ympäristön lämpötilan muutokset itseään uhkaaviksi, sen lämmönsiirto muuttuu. Joten ylikuumenemisen estämiseksi keho lisää lämmönsiirtoa, ja ympäristön lämpötilan laskiessa se laskee.

Säilyttääkseen oman lämpötilansa vakiona keho säätelee lämmön tuotantoa. Se vähentää sitä, jotta se ei kuumene turhaan korkeassa ilman lämpötilassa, ja kun se pienenee, se lisää lämmöntuotantoa. Millä tavoin elimistö ylläpitää optimaalista suhdetta lämmönsiirron ja lämmöntuotannon välillä?

Lämmönsiirto ja lämmöntuotanto

Lämmönvaihto kehon ja ympäristön välillä tapahtuu useilla tavoilla. Keho menettää lämpöä lähettämällä infrapunasähkömagneettisia aaltoja ja lämpenee niiden vaikutuksesta. Keho menettää lämpöenergiaa ja tulee siihen lämmönjohtamisen seurauksena. Tällainen lämmönvaihto tapahtuu kosketuksessa vähemmän tai enemmän kuumennettujen kappaleiden, erityisesti ilman, kanssa. Lisää lämmönsiirtoa kehoa ympäröivän ilman liikkeen vuoksi sekä lämpöhäviötä, joka johtuu veden haihtumisesta ihon pinnalta.

Lämmönlähde kehossa ovat rasvojen ja hiilihydraattien halkeamisreaktiot, jotka etenevät lämpöenergian vapautuessa. Niitä esiintyy kaikissa ihmiskehon elimissä, mutta niiden voimakkuus riippuu elimen toiminnasta. "Kuumimimmat" sisäelimet ovat maksa ja paksusuoli. Lämmön tuottavat luurankolihakset, mutta vain intensiivisen työn aikana. Käsissä ja jaloissa syntyy vähemmän lämpöä - ei ole turhaan, että ne ovat kylmempiä kuin muut kehon osat.

Pääasiallinen lämmön kantaja kehossa on on korkea lämpökapasiteetti. Kiertämällä verenkiertoelimistön läpi se lämpenee "kuumissa" elimissä ja siirtää lämpöä niihin, jotka ovat vähemmän kuumia. Lämmönsäätö. Mitä tapahtuu, kun ympäristön lämpötilan muutokset uhkaavat itse organismin lämpötilan pysyvyyttä?

Pakkasessa lämpöhäviö paljastuneen ihon ja hengitysteiden kautta on erittäin suuri. Olet vaarassa jäätyä, ja keho lisää lämmöntuotantoa ja vähentää lämmönsiirtoa. Ihon lämpöreseptorit (neuronit, jotka pystyvät havaitsemaan lämpötilan muutoksia) rekisteröivät sen vaarallisen laskun ja lähettävät signaaleja aivoihin, lämmönsäätelykeskukseen. Siinä käsitellään tietoja: hermoimpulssit, jotka lähetetään luurankolihaksiin ja aiheuttavat niiden nopean epäsäännöllisen supistumisen ja rentoutumisen. Lihasten vapina lisää lämmöntuotantoa useita kertoja. Paranna lämmöntuotantoa ja liikettä: taputteleminen, pomppiminen jne.

Jotta se ei olisi hyödytöntä lämmöntuotannon aikana, keho vähentää samalla lämmönsiirtoa. Se rajoittaa jäähdytysnesteen (veren) virtausta dermikseen, jonka kautta lämmönvaihto tapahtuu. Ihon verisuonet kapenevat ja veren määrä niissä vähenee. Tämä parantaa ihon lämmöneristysominaisuuksia ja sen seurauksena vähentää lämmönsiirtoa.

Miten elimistö reagoi helteen aikana ilmenevään ylikuumenemisuhan? Lämmöntuotannon vähentämiseksi hän turvautuu toiminnan estoon - muista kuinka vaikeaa sinun on liikkua ja jopa ajatella helteessä. Lämmönsiirron lisääntyminen johtuu ensisijaisesti hien haihtumisesta ihon pinnalta. Lämpötilan muutoksille herkät neuronit ilmoittavat aivoille ylikuumenemisvaarasta, ja se lähettää impulsseja hikirauhasiin. Hien tuotanto kasvaa, sen määrä voi olla 10 litraa. päivässä. Hien haihtumisen ansiosta keho voi luovuttaa tunnissa yhtä paljon lämpöä kuin päivässä ollessaan mukavat olosuhteet. Lämmönsiirto lisääntyy myös merkittävästi lisääntyneen verenkierron vuoksi ihossa: mitä enemmän verta virtaa kehon pinnalle, sitä enemmän lämpöä vapautuu.

Kun muutat ympäristöasetuksia, ihmisen ympäristö, tässä tapauksessa myös mikroilmasto, sen lämpöhyvinvointi muuttuu. Jos olosuhteet rikkovat kehon lämpötasapainoa, tapahtuu välittömästi reaktioita, jotka palauttavat sen.

Ihmiskehon lämpösäätely on prosessi, jolla säädellään lämmön vapautumista, mikä osaltaan ylläpitää vakiota, joka on lähellä 36,5 astetta. Ehdot, jotka rikkovat normaali ihminen kutsutaan epämukavaksi. Olosuhteita, joissa on normaalia, lämmönvaihdossa ei ole jännittynyttä tilannetta, kutsutaan mukaviksi. Ne ovat myös optimaalisia. Kehon tuottaman lämmön kokonaan poistava vyöhyke, jossa lämpösäätelyjärjestelmässä ei ole jännitystä, on mukavuusalue.

On kolme tapaa, joilla kehon lämmönsäätely suoritetaan:

1. biokemiallisella tavalla.
2. Muutos verenkierron intensiteetissä.
3. Hikoilun voimakkuus.

Ensimmäisessä menetelmässä, biokemiallisessa, kehossa tapahtuvien prosessien intensiteetti muuttuu. Esimerkiksi kun ympäristön lämpötila laskee, esiintyy lihasten vapinaa, mikä lisää lämmön vapautumista. Tällaista ihmiskehon lämmönsäätelyä kutsutaan kemialliseksi.

Toisessa menetelmässä keho säätelee itsenäisesti veren virtausta, jota tässä tapauksessa pidetään lämmönsiirtoaineena. Se kuljettaa lämpöä sisäelimistä kehon pintaan. Tässä tapauksessa tapahtuu verisuonten välttämätön kapeneminen tai laajeneminen. Korkeassa lämpötilassa - verisuonet laajenevat, veren virtaus sisäelimistä lisääntyy, alhaisessa lämpötilassa tapahtuu käänteinen prosessi. verenkierto heikkenee, lämpöä tulee vähemmän ulos.

Ilman lämpötilan laskiessa lämmönsiirto, hikoilu ja ihon pinnan kosteus vähenevät, joten haihtumisen vähenemisen vuoksi kehon lämmönsiirto vähenee. Suuret kosteushäviöt voivat olla vaarallisia ihmisille.

Toisessa ja kolmannessa tapauksessa tapahtuu ihmiskehon fyysistä lämpösäätelyä.

Mikroilmasto vaikuttaa merkittävästi ihmisen tilaan, hänen suorituskykyyn. Asumis- ja työolosuhteiden mukavuuteen vaikuttavat optimaaliset kaasusääolosuhteet. Mikroilmaston parametrit tarjoavat lämmönvaihdon kehon ja ympäristön välillä. Tämä on ihmisen lämmönsäätelyä.

Luonnollisissa olosuhteissa nämä parametrit vaihtelevat merkittävästi. Kun ne muuttuvat, siitä ei tule samanlaista kuin ennen ja ihmisen hyvinvointia. Esimerkiksi ympäristön ilman sietokyky ei riipu pelkästään lämpötilasta, vaan myös kosteudesta, ilman nopeudesta. On todistettu, että yli 25 asteen ympäristön lämpötilassa suorituskyky heikkenee. Ja mitä enemmän, sitä nopeammin keho ylikuumenee, koska vähemmän hiki haihtuu. Sen erittyminen uuvuttaa kehoa. Samaan aikaan hän menettää paljon vitamiineja, hivenaineita, kivennäisaineita.

Pitkäaikainen altistuminen korkealle lämpötilalle yhdessä korkean kosteuden kanssa, kehon lämpötila voi nousta 39 asteeseen. Tätä tilaa kutsutaan hypertermiaksi. Se voi olla hengenvaarallinen.

Myös alhaisemmat ilman lämpötilat ovat vaarallisia. He eivät ole yhtä vaarallisia kuin pitkät. On jäähtymistä ja hypotermiaa, jota kutsutaan hypotermiaksi. Ja seurauksena kylmävammat.

Ihmiskehon lämpösäätely tapahtuu kaikilla tavoilla kerralla. Mutta ajoittain jotkut heistä ovat mukana vähemmän ja jotkut paljon enemmän.

V. Ihmiselämä voi jatkua vain kapealla lämpötila-alueella.

Lämpötila vaikuttaa merkittävästi ihmiskehon elämänprosessien kulkuun ja sen fysiologiseen toimintaan. Elinprosesseja rajoittaa sisäisen ympäristön kapea lämpötila-alue, jossa tärkeimmät entsymaattiset reaktiot voivat tapahtua. Ihmisille ruumiinlämmön lasku alle 25 °C ja nousu yli 43 °C on yleensä kohtalokasta. Erityisen herkkä lämpötilan muutoksille hermosolut.

Lämpö aiheuttaa voimakasta hikoilua, mikä johtaa kuivumiseen, mineraalisuolojen häviämiseen ja vesiliukoisia vitamiineja. Näiden prosessien seurauksena on veren hyytymistä, suola-aineenvaihdunnan heikkenemistä, mahalaukun eritystä ja vitamiinin puutteen kehittymistä. Sallittu painon pudotus haihdutuksen aikana on 2-3 %. Painonpudotuksessa haihtumisesta 6%, henkinen toiminta häiriintyy, ja 15-20% painonpudotuksessa kuolema tapahtuu. Korkean lämpötilan systemaattinen toiminta aiheuttaa muutoksia sydän- ja verisuonijärjestelmä: kohonnut syke, muutos verenpaine, heikentää sydämen toimintakykyä. Pitkäaikainen altistuminen korkealle lämpötilalle johtaa lämmön kerääntymiseen kehoon, kun taas ruumiinlämpö voi nousta 38-41 °C:seen ja lämpöhalvaus voi tapahtua tajunnan menetyksen kanssa.

Matalat lämpötilat voivat olla syynä kehon jäähtymiseen ja hypotermiaan. Kehossa jäähtyessä lämmönsiirto heikkenee refleksiivisesti ja lämmöntuotanto lisääntyy. Lämmönsiirron väheneminen johtuu verisuonten spasmista (kapenemisesta), kehon kudosten lämmönkestävyyden lisääntymisestä. Pitkäaikainen altistuminen matalalle lämpötilalle johtaa pysyviin verisuonikouristuksiin, kudosten aliravitsemukseen. Lämmöntuotannon kasvu jäähtymisen aikana saavutetaan kehon oksidatiivisten aineenvaihduntaprosessien avulla (kehon lämpötilan laskuun 1 °C liittyy aineenvaihduntaprosessien nousu 10 °C). Altistumiseen alhaisille lämpötiloille liittyy verenpaineen nousu, sisäänhengityksen tilavuus ja hengitystiheyden lasku. Kehon jäähdyttäminen muuttaa hiilihydraattiaineenvaihduntaa. Suureen jäähdytykseen liittyy kehon lämpötilan lasku, elinten ja kehon järjestelmien toimintojen estyminen.

B. Rungon ydin ja ulkokuori.

Lämpösäätelyn näkökulmasta ihmiskeho voidaan esittää koostuvan kahdesta osasta - ulkoisesta kuoret ja sisäinen ytimiä.

Ydin on kehon osa, jonka lämpötila on vakio (sisäelimet), ja kuori- kehon osa, jossa on lämpötilagradientti (nämä ovat kehon pintakerroksen kudoksia, joiden paksuus on 2,5 cm). Kuoren kautta tapahtuu lämmönvaihtoa ytimen ja ympäristön välillä, eli vaipan lämmönjohtavuuden muutokset määräävät ytimen lämpötilan pysyvyyden. Lämmönjohtavuus muuttuu kuoren kudosten verenkierron ja verenkierron muutoksista johtuen.

Ytimen eri osien lämpötila on erilainen. Esimerkiksi maksassa: 37,8-38,0 °C, aivoissa: 36,9-37,8 °C. Yleensä ihmiskehon ydinlämpötila on 37,0 °С. Tämä saavutetaan endogeenisen lämpösäätelyn prosesseilla, joiden tuloksena on vakaa tasapaino kehossa aikayksikköä kohti tuotetun lämmön välillä ( lämmön tuotanto) ja kehon samana aikana ympäristöön johtaman lämmön määrä ( lämmön hajoaminen).

Ihmisen ihon lämpötila vaihtelee eri alueilla 24,4–34,4 °C. Eniten matala lämpötila havaitaan varpaissa, korkein - in kainalo. Kainalon lämpötilan mittauksen perusteella päätellään yleensä kehon lämpötila tietyllä hetkellä.

Keskimääräisten tietojen mukaan alaston ihmisen ihon keskilämpötila miellyttävän ilman lämpötilan olosuhteissa on 33-34°C. Kehon lämpötilassa on päivittäisiä vaihteluita. Värähtelyn amplitudi voi olla 1°C. Kehonlämpö on minimaalinen varhain aamulla (3-4 tuntia) ja maksimi sisään päivällä(16-18 tuntia).

Lämpötilan epäsymmetrian ilmiö tunnetaan myös. Sitä havaitaan noin 54 prosentissa tapauksista, ja vasemman kainalon lämpötila on hieman korkeampi kuin oikeassa. Epäsymmetria on mahdollista myös muilla ihon alueilla, ja epäsymmetrian vakavuus yli 0,5 ° C viittaa patologiaan.

B. Lämmönsiirto. Lämmöntuoton ja lämmönsiirron tasapaino ihmiskehossa.

Ihmisen elintärkeän toiminnan prosesseihin liittyy jatkuva lämmöntuotanto hänen kehossaan ja syntyneen lämmön vapautuminen ympäristöön. Lämpöenergian vaihtoa kehon ja ympäristön välillä kutsutaan p lämmönvaihto. Lämmöntuotanto ja lämmönsiirto johtuvat keskuskeskuksen toiminnasta hermosto säätelee aineenvaihduntaa, verenkiertoa, hikoilua ja luustolihasten toimintaa.

Ihmiskeho on itsesäätyvä järjestelmä, jossa on sisäinen lämmönlähde ja jossa normaalioloissa lämmöntuotanto (tuotun lämmön määrä) on yhtä suuri kuin ulkoiseen ympäristöön luovutettu lämpö (lämmönsiirto). Kehonlämmön pysyvyyttä kutsutaan isotermi. Se varmistaa kudosten ja elinten aineenvaihduntaprosessien riippumattomuuden ympäristön lämpötilan vaihteluista.

Ihmiskehon sisälämpötila on vakio (36,5-37°C) johtuen lämmöntuotannon ja lämmönsiirron intensiteetin säätelystä ulkoisen ympäristön lämpötilasta riippuen. Ja ihmisen ihon lämpötila altistuessaan ulkoiset olosuhteet voi vaihdella suhteellisen laajalla alueella.

Ihmiskehossa syntyy tunnissa niin paljon lämpöä kuin tarvitaan 1 litran jäävettä keittämiseen. Ja jos keho olisi lämpöä läpäisemätön kotelo, kehon lämpötila nousisi tunnissa noin 1,5 ° C ja 40 tunnin kuluttua se saavuttaisi veden kiehumispisteen. Vaikean aikana fyysinen työ lämmöntuotanto lisääntyy useita kertoja enemmän. Kehomme lämpötila ei kuitenkaan muutu. Miksi? Kyse on kehon lämmön muodostumis- ja vapautumisprosessien tasapainottamisesta.

Johtava lämpötasapainon tason määräävä tekijä on ympäristön lämpötila. Kun se poikkeaa mukavuusalueelta, kehossa vakiintuu uusi lämpötasapaino, joka varmistaa isotermian uusissa ympäristöolosuhteissa. Tämä kehon lämpötilan pysyvyys saadaan aikaan mekanismilla lämpösäätely mukaan lukien lämmöntuottoprosessi ja lämmön vapautumisprosessi, joita säätelee neuroendokriinisetti.

D. Kehon lämpösäätelyn käsite.

lämpösäätely- on kokoelma fysiologiset prosessit, jonka tarkoituksena on ylläpitää kehon ytimen lämpötilan suhteellista vakioisuutta ympäristön lämpötilan muuttuessa säätelemällä lämmöntuotantoa ja lämmönsiirtoa. Lämpösäätelyn tarkoituksena on ehkäistä kehon lämpötasapainon rikkomukset tai palauttaa se, jos tällaisia ​​rikkomuksia on jo tapahtunut, ja se suoritetaan neuro-humoraalisella tavalla.

On yleisesti hyväksyttyä, että lämpösäätely on ominaista vain homoiotermisille eläimille (näihin kuuluvat nisäkkäät (mukaan lukien ihmiset) ja linnut), joiden keho pystyy pitämään kehon sisäosien lämpötilan suhteellisen vakiona ja riittävästi. korkeatasoinen(noin 37-38°C nisäkkäillä ja 40-42°C linnuilla) ympäristön lämpötilan muutoksista riippumatta.

Lämpösäätelymekanismi voidaan esittää kyberneettisenä itseohjausjärjestelmänä, jossa on palaute. Ympäröivän ilman lämpötilan vaihtelut vaikuttavat erityisiin reseptorimuodostelmiin ( lämpöreseptorit) ovat lämpötilaherkkiä. Lämpöreseptorit välittävät tietoa elimen lämpötilasta lämmönsäätelykeskuksiin, lämpösäätelykeskukset puolestaan ​​hermosäikeiden, hormonien ja muiden biologisesti aktiivisten aineiden kautta muuttavat lämmönsiirron ja lämmöntuotannon tasoa tai kehon osia (paikallinen lämpösäätely) tai koko kehoa. Kun lämmönsäätelykeskukset sammutetaan erityisillä kemikaaleilla, keho menettää kyvyn ylläpitää vakiolämpötilaa. Viime vuosina tätä ominaisuutta on käytetty lääketieteessä kehon keinotekoiseen jäähdytykseen vaikeina aikoina kirurgiset leikkaukset sydämessä.

Ihon lämpöreseptorit.

Ihmisellä on arvioitu olevan noin 150 000 kylmä- ja 16 000 lämpöreseptoria, jotka reagoivat sisäelinten lämpötilan muutoksiin. Lämpöreseptorit sijaitsevat ihossa sisäelimet, hengitysteitä, luustolihakset ja keskushermosto.

Ihon lämpöreseptorit mukautuvat nopeasti ja reagoivat ei niinkään itse lämpötilaan, vaan sen muutoksiin. Suurin määrä reseptoreita sijaitsee päässä ja kaulassa, pienin - raajoissa.

Kylmäreseptorit ovat vähemmän herkkiä ja niiden herkkyyskynnys on 0,012°C (jäähdytettynä). Lämpöreseptorien herkkyyskynnys on korkeampi ja on 0,007 °C. Tämä johtuu todennäköisesti suuremmasta kehon ylikuumenemisvaarasta.

D. Lämpösäätelytyypit.

Lämmönsäätö voidaan jakaa kahteen päätyyppiin:

1. Fyysinen lämpösäätely:

– Haihtuminen (hikoilu);

– Säteily (säteily);

– Konvektio.

2. Kemiallinen lämmönsäätö.

– Supistumistermogeneesi;

- Ei vilunväristyksiä aiheuttava termogeneesi.

Fyysinen lämpösäätely(prosessi, joka poistaa lämpöä kehosta) - ylläpitää kehon vakiolämpötilaa muuttamalla kehon lämmönsiirtoa ihon läpi (johtuminen ja konvektio), säteilyä (säteily) ja veden haihtumista. Kehossa jatkuvasti syntyvän lämmön palautumista säätelee ihon, ihonalaisen rasvakerroksen ja orvaskeden lämmönjohtavuuden muutos. Lämmönsiirtoa säätelee suurelta osin verenkierron dynamiikka lämpöä johtavissa ja lämpöä eristävissä kudoksissa. Kun ympäristön lämpötila nousee, haihtuminen alkaa hallita lämmönsiirtoa.

Johtuminen, konvektio ja säteily ovat passiivisia lämmönsiirtoreittejä, jotka perustuvat fysiikan lakeihin. Ne ovat tehokkaita vain, jos säilytetään positiivinen lämpötilagradientti. Mitä pienempi lämpötilaero kehon ja ympäristön välillä on, sitä vähemmän lämpöä vapautuu. Samoilla indikaattoreilla tai korkeassa ympäristön lämpötilassa mainitut tavat eivät ole vain tehottomia, vaan keho myös lämpenee. Näissä olosuhteissa kehossa laukeaa vain yksi lämmönsiirtomekanismi - hikoilu.

Matalissa ympäristön lämpötiloissa (15°C ja alle) noin 90 % päivittäisestä lämmönsiirrosta tapahtuu lämmönjohtavuuden ja lämpösäteilyn ansiosta. Näissä olosuhteissa ei esiinny näkyvää hikoilua. Ilman lämpötilassa 18-22°C lämmönjohtavuudesta ja lämpösäteilystä johtuva lämmönsiirto vähenee, mutta kehon lämmönhukka lisääntyy haihduttamalla kosteutta ihon pinnalta. Kun ympäristön lämpötila nousee 35 °C:seen, lämmönsiirto säteilyn ja konvektion avulla tulee mahdottomaksi, ja kehon lämpötila pysyy vakiona pelkästään veden haihtumisen avulla ihon pinnalta ja keuhkojen alveoleista. Korkealla kosteudella, kun veden haihtuminen on vaikeaa, kehon ylikuumeneminen voi tapahtua ja lämpöhalvaus voi kehittyä.

Lepotilassa noin 20 °C:n ilman lämpötilassa ja kokonaislämmönsiirrossa 419 kJ (100 kcal) tunnissa menetetään 66 % säteilyn avulla, 19 % veden haihtumisesta ja 15 % koko kehon lämpöhäviöstä konvektiolla.

Kemiallinen lämmönsäätö(prosessi, joka varmistaa lämmön muodostumisen kehossa) - toteutuu aineenvaihdunnan ja kudosten, kuten lihasten, sekä maksan, ruskean rasvan lämmöntuotannon kautta, eli lämmöntuoton tasoa muuttamalla - lisäämällä tai vähentämällä aineenvaihdunnan intensiteettiä kehon soluissa. Kun hapettuu eloperäinen aine energiaa vapautuu. Osa energiasta menee ATP:n synteesiin (adenosiinitrifosfaatti on nukleotidi, jolla on erittäin tärkeä rooli kehon energian ja aineiden aineenvaihdunnassa). Organismi voi käyttää tätä potentiaalista energiaa jatkotoiminnassaan. Kaikki kudokset ovat kehon lämmön lähde. Kudosten läpi virtaava veri lämpenee. Ympäristön lämpötilan kohoaminen aiheuttaa aineenvaihdunnan heijastusvähenemistä, minkä seurauksena lämmöntuotanto kehossa vähenee. Ympäristön lämpötilan laskiessa aineenvaihduntaprosessien intensiteetti lisääntyy refleksiivisesti ja lämmöntuotanto lisääntyy.

Kemiallisen lämmönsäätelyn sisällyttäminen tapahtuu, kun fyysinen lämmönsäätely ei riitä ylläpitämään kehon vakiolämpötilaa.

Harkitse tämäntyyppisiä lämmönsäätelyä.

Fyysinen lämpösäätely:

Alla fyysinen lämmönsäätely ymmärtää lämmönsiirtotason muutokseen johtavien fysiologisten prosessien kokonaisuuden. On olemassa seuraavia tapoja siirtää lämpöä kehosta ympäristöön:

– Haihtuminen (hikoilu);

– Säteily (säteily);

– Lämmönjohtavuus (johtuminen);

– Konvektio.

Tarkastellaanpa niitä tarkemmin:

1. Haihtuminen (hikoilu):

Haihtuminen (hikoilu)- tämä on lämpöenergian paluuta ympäristöön hien tai kosteuden haihtumisen seurauksena ihon ja limakalvojen pinnalta hengitysteitä. Ihmisillä ihon hikirauhaset erittävät jatkuvasti hikeä ("havaittava" tai rauhasmainen, veden menetys), hengitysteiden limakalvot kostutetaan ("tuntematon" veden menetys). Samalla elimistön "havaittavalla" vedenhäviöllä on merkittävämpi vaikutus haihtumisen aiheuttamaan kokonaislämmön määrään kuin "tuntemattomalla".

Ympäristön lämpötilassa noin 20°C kosteuden haihtuminen on noin 36 g/h. Koska 0,58 kcal lämpöenergiaa kuluu 1 g:n vettä haihduttamiseen ihmisessä, on helppo laskea, että näissä olosuhteissa aikuisen keho luovuttaa noin 20 % kaikesta haihtuvasta lämmöstä ympäristöön haihtumalla. Ulkolämpötilan nousu, fyysisen työn suorittaminen, pitkäaikainen oleskelu lämpöä eristävissä vaatteissa lisää hikoilua ja se voi nousta jopa 500-2000 g/h.

Ihminen ei siedä suhteellisen alhaista ympäristön lämpötilaa (32 °C) kosteassa ilmassa. Täysin kuivassa ilmassa ihminen voi viipyä ilman havaittavaa ylikuumenemista 2-3 tuntia 50-55°C:n lämpötilassa. Myös hien haihtumista estäviä ilmatiiviitä vaatteita (kumia, paksuja jne.) siedetään huonosti: vaatteiden ja vartalon välissä oleva ilmakerros kyllästyy nopeasti höyryllä ja hien haihtuminen lakkaa.

Lämmönsiirtoprosessilla haihdutuksen kautta, vaikka se on vain yksi lämmönsäätelymenetelmistä, on yksi poikkeuksellinen etu - jos ulkoinen lämpötila ylittää ihon keskilämpötilan, keho ei voi antaa lämpöä ulkoiselle ympäristölle muilla lämmönsäätelymenetelmillä (säteily, konvektio ja johtuminen), joita tarkastelemme alla. Näissä olosuhteissa keho alkaa imeä lämpöä ulkopuolelta ja ainoa tapa lämmön haihduttaminen lisää kosteuden haihtumista kehon pinnalta. Tällainen haihtuminen on mahdollista niin kauan kuin ympäröivän ilman kosteus pysyy alle 100 %. Voimakkaalla hikoilulla, korkealla kosteudella ja alhaisella ilmannopeudella, kun hiki putoaa, eikä sillä ole aikaa haihtua, sulautuu ja valuu kehon pinnalta, lämmönsiirto haihduttamalla heikkenee.

Kun hiki haihtuu, kehomme vapauttaa energiaa. Itse asiassa kehomme energian ansiosta nestemolekyylit (eli hiki) rikkovat molekyylisidoksia ja siirtyvät nesteestä kaasumaiseen tilaan. Energiaa kuluu sidosten katkaisemiseen ja sen seurauksena kehon lämpötila laskee. Jääkaappi toimii samalla periaatteella. Hän onnistuu pitämään kammion sisällä lämpötilan, joka on paljon ympäristön lämpötilaa alhaisempi. Se tekee tämän käyttämällä sähköä. Ja teemme tämän käyttämällä energiaa, joka saadaan ruoan hajoamisesta.

Vaatteiden valinnan hallinta voi auttaa vähentämään haihtumislämpöhävikkiä. Vaatteet tulee valita sääolosuhteiden ja senhetkisen toiminnan perusteella. Älä ole laiska riisumaan ylimääräisiä vaatteita, kun kuormat lisääntyvät. Hikoilet vähemmän. Ja älä ole laiska pukemaan sitä uudelleen, kun kuormat pysähtyvät. Poista kosteus- ja tuulensuoja, jos ei ole sadetta tuulen mukana, muuten vaatteet kastuvat sisältä, hiestäsi. Ja joutuessaan kosketuksiin märkien vaatteiden kanssa menetämme lämpöä myös lämmönjohtavuudella. Vesi johtaa lämpöä 25 kertaa paremmin kuin ilma. Tämä tarkoittaa, että märissä vaatteissa menetämme lämpöä 25 kertaa nopeammin. Siksi on tärkeää pitää vaatteet kuivina.

Haihdutus on jaettu kahteen tyyppiin:

A) Tuntematon hikoilu(ilman hikirauhasten osallistumista) on veden haihtumista keuhkojen pinnalta, hengitysteiden limakalvoilta ja vesi tihkuu epiteelin läpi iho(ihon pinnalta haihtumista tapahtuu, vaikka iho olisi kuiva).

Päivän aikana hengitysteiden kautta haihtuu jopa 400 ml vettä, ts. elimistö menettää jopa 232 kcal päivässä. Tarvittaessa tätä arvoa voidaan suurentaa termisen hengenahdistuksen vuoksi. Orvaskeden läpi imeytyy keskimäärin noin 240 ml vettä päivässä. Siksi tällä tavalla keho menettää jopa 139 kcal päivässä. Tämä arvo ei pääsääntöisesti riipu säätelyprosesseista ja erilaisista ympäristötekijöistä.

b) Havaittu hikoilu(at Aktiivinen osallistuminen hikirauhaset) – Se on lämmön vapautumista hien haihtumisen kautta. Keskimäärin hikeä vapautuu 400-500 ml päivässä mukavassa ympäristön lämpötilassa, joten energiaa vapautuu jopa 300 kcal. 1 litran hiki haihtuminen 75 kg painavassa henkilössä voi alentaa ruumiinlämpöä 10°C. Tarvittaessa hikoilu voi kuitenkin nousta jopa 12 litraan päivässä, ts. Hikoilemalla voit menettää jopa 7000 kcal päivässä.

Haihdutuksen tehokkuus riippuu pitkälti ympäristöstä: mitä korkeampi lämpötila ja alhaisempi kosteus, sitä suurempi on hikoilun tehokkuus lämmönsiirtomekanismina. 100 % kosteudessa haihtuminen on mahdotonta. Ilman korkealla kosteudella korkea lämpötila on vaikeampi sietää kuin alhainen kosteus. Vesihöyryllä kyllästetyssä ilmassa (esimerkiksi kylvyssä) hikeä vapautuu suuria määriä, mutta se ei haihdu ja valuu iholta. Tällainen hikoilu ei edistä lämmön vapautumista: vain se osa hiestä, joka haihtuu ihon pinnalta, on tärkeä lämmönsiirrolle (tämä osa hikeä on tehokasta hikoilua).

2. Säteily (säteily):

Päästö (säteily)- tämä on menetelmä lämmön siirtämiseksi ympäristöön ihmiskehon pinnalla infrapuna-alueen sähkömagneettisten aaltojen muodossa (a = 5-20 mikronia). Säteily antaa energiaa kaikkiin esineisiin, joiden lämpötila on absoluuttisen nollan yläpuolella. Sähkömagneettinen säteily kulkee vapaasti tyhjiön läpi, myös ilmakehän ilmaa voidaan pitää sille ”läpinäkyvänä”.

Kuten tiedät, mikä tahansa esine, joka kuumennetaan ympäristön lämpötilan yläpuolelle, säteilee lämpöä. Kaikki tunsivat sen istuessaan tulen ääressä. Tuli säteilee lämpöä ja lämmittää ympärillä olevia esineitä. Tässä tapauksessa tuli menettää lämpönsä.

Ihmiskeho alkaa säteillä lämpöä heti, kun ympäristön lämpötila laskee ihon pintalämpötilan alapuolelle. Säteilyn aiheuttaman lämpöhäviön estämiseksi kehon altistuneet alueet on suojattava. Tämä tehdään vaatteilla. Näin luomme vaatteisiin ilmakerroksen ihon ja ympäristön väliin. Tämän kerroksen lämpötila on yhtä suuri kuin kehon lämpötila ja säteilyn aiheuttama lämpöhäviö vähenee. Miksi lämpöhäviö ei lopu kokonaan? Koska nyt lämmitetyt vaatteet säteilevät lämpöä ja menettävät sen. Ja vaikka puisit päällesi toisen vaatekerroksen, et pysäytä säteilyä.

Kehon säteilyn vaikutuksesta ympäristöön johtaman lämmön määrä on verrannollinen säteilyn pinta-alaan (kehon pinta-ala, jota ei peitä vaatteet) sekä ihon ja ympäristön keskilämpötilojen eroon. Ympäristön lämpötilassa 20°C ja ilman suhteellisen kosteuden ollessa 40-60 % aikuisen ihmisen kehosta haihtuu säteilyn vaikutuksesta noin 40-50 % kokonaislämmöstä. Jos ympäristön lämpötila ylittää ihon keskilämpötilan, ihmiskeho lämpenee absorboimalla ympäröivien esineiden lähettämiä infrapunasäteitä.

Säteilyn aiheuttama lämmönsiirto lisääntyy ympäristön lämpötilan laskiessa ja vähenee sen noustessa. Olosuhteissa vakio lämpötila kehon pinnan ympäristön säteily lisääntyy ihon lämpötilan noustessa ja vähenee sen laskun myötä. Jos ihon pinnan ja ympäristön keskilämpötilat tasoittuvat (lämpötilaero tulee yhtä suureksi kuin nolla), niin lämmönsiirto säteilyllä tulee mahdottomaksi.

On mahdollista vähentää kehon lämmönsiirtoa säteilyllä pienentämällä säteilyn pinta-alaa - kehon asennon muutos. Esimerkiksi kun koira tai kissa on kylmä, se käpristyy palloksi, mikä vähentää lämmönsiirtopintaa; kun on kuuma, eläimet päinvastoin ottavat asennon, jossa lämmönsiirtopinta kasvaa maksimiin. Ihmiseltä ei evätä tätä fyysistä lämmönsäätelymenetelmää, "kiertyi palloon" nukkuessaan kylmässä huoneessa.

3. Lämmönjohtavuus (johtuminen):

Lämmönjohtavuus (johtuminen)- tämä on lämmönsiirtotapa, joka tapahtuu kosketuksen aikana, ihmiskehon kosketuksessa muihin fyysisiä kehoja. Kehon ympäristöön tällä tavalla luovuttama lämmön määrä on verrannollinen kosketuksiin joutuvien kappaleiden keskilämpötilojen eroon, kosketuspintojen pinta-alaan, lämpökosketuksen aikaan ja koskettavan kappaleen lämmönjohtavuuteen.

Johdon aiheuttama lämpöhäviö tapahtuu, kun on suora kosketus kylmään esineeseen. Tällä hetkellä kehomme luovuttaa lämpöään. Lämpöhäviön nopeus riippuu suuresti sen kohteen lämmönjohtavuudesta, jonka kanssa olemme kosketuksissa. Esimerkiksi kiven lämmönjohtavuus on 10 kertaa suurempi kuin puun. Siksi kivellä istuessamme menetämme lämpöä paljon nopeammin. Olet varmaan huomannut, että kiven päällä istuminen on jotenkin kylmempää kuin puun päällä.

Ratkaisu? Eristä kehosi kylmistä esineistä käyttämällä huonoja lämmönjohtimia. Yksinkertaisesti sanottuna, jos esimerkiksi matkustat vuoristossa, istut sitten pysähdyksissä turistimatolle tai vaatteiden nippuun. Muista laittaa yöksi makuupussin alle sääolosuhteisiin sopiva turistimatto. Tai äärimmäisissä tapauksissa paksu kerros kuivaa ruohoa tai neuloja. Maa johtaa (ja siksi "vie pois") lämpöä hyvin ja jäähtyy paljon yöllä. Talvella älä poimi metalliesineitä paljain käsin. Käytä käsineitä. Vaikeissa pakkasissa metalliesineistä voi saada paikallisia paleltumia.

Kuivalle ilmalle, rasvakudokselle on ominaista alhainen lämmönjohtavuus ja ne ovat lämmöneristeitä (huonoja lämmönjohtimia). Vaatteet vähentävät lämmönsiirtoa. Vaatteiden ja ihon välissä oleva hiljainen ilmakerros estää lämpöhäviön. Vaatteiden lämpöä eristävät ominaisuudet ovat sitä korkeammat, sitä hienompi on sen ilmaa sisältävä solurakenne. Tämä selittää villa- ja turkisvaatteiden hyvät lämmöneristysominaisuudet, joiden ansiosta ihmiskeho voi vähentää lämmön johtumisen kautta tapahtuvaa lämmönpoistoa. Ilman lämpötila vaatteiden alla on 30°C. Sitä vastoin alaston ruumis menettää lämpöä, koska sen pinnalla oleva ilma muuttuu jatkuvasti. Siksi paljaiden kehon osien ihon lämpötila on paljon alhaisempi kuin pukeutuneiden.

Vesihöyryllä kyllästetylle kostealle ilmalle on ominaista korkea lämmönjohtavuus. Siksi ihmisen oleskelu ympäristössä, jossa on korkea kosteus matalassa lämpötilassa, lisää kehon lämmönhukkaa. Myös märät vaatteet menettävät eristysominaisuudet.

4. Konvektio:

Konvektio- tämä on kehon lämmönsiirtomenetelmä, joka suoritetaan siirtämällä lämpöä liikkuvien ilman (veden) hiukkasten avulla. Lämmönpoisto konvektiolla vaatii ilman virtausta kehon pinnalla, jonka lämpötila on ihoa alhaisempi. Samalla ihon kanssa kosketuksissa oleva ilmakerros lämpenee, pienentää tiheyttä, nousee ja korvautuu kylmemmällä ja tiheämmällä ilmalla. Olosuhteissa, joissa ilman lämpötila on 20°C ja suhteellinen kosteus 40-60 %, aikuisen ihmisen keho hajauttaa noin 25-30 % lämmöstä ympäristöön lämmön johtumisen ja konvektion kautta (peruskonvektio). Ilmavirtojen (tuuli, ilmanvaihto) liikenopeuden kasvaessa myös lämmönsiirron intensiteetti (pakotettu konvektio) kasvaa merkittävästi.

Konvektioprosessin ydin on seuraavassa- kehomme lämmittää ilmaa ihon lähellä; lämmitetty ilma muuttuu kevyemmäksi kuin kylmä ilma ja nousee, ja se korvataan kylmällä ilmalla, joka lämpenee uudelleen, kevenee ja syrjäytetään seuraavan kylmän ilman annoksen vaikutuksesta. Jos lämmitettyä ilmaa ei kaapata vaatteiden avulla, tämä prosessi on loputon. Itse asiassa vaatteet eivät lämmitä meitä, vaan ilma, jonka se pidättää.

Kun tuuli puhaltaa, tilanne pahenee. Tuuli kuljettaa suuria määriä lämmittämätöntä ilmaa. Vaikka laitamme lämpimän villapaidan päällemme, tuuli ei poista siitä lämmintä ilmaa. Sama tapahtuu, kun liikumme. Kehomme "murskaa" ilmaan, ja se virtaa ympärillämme tuulen tavoin. Tämä myös moninkertaistaa lämpöhäviön.

Mikä ratkaisu? Käytä tuulenpitävää kerrosta: tuulitakki ja tuulenpitävät housut. Älä unohda suojata niskaasi ja päätäsi. Aivojen aktiivisesta verenkierrosta johtuen niska ja pää ovat kehon kuumimmat osat, joten lämpöhäviö niistä on erittäin suuri. Myös kylmällä säällä tuulisia paikkoja tulee välttää sekä ajon aikana että nukkumapaikkaa valittaessa.

Kemiallinen lämmönsäätö:

Kemiallinen lämmönsäätö lämmöntuotto tapahtuu lihasten mikrovärähtelyn (värähtelyjen) aiheuttaman aineenvaihdunnan tason muutoksesta (hapetusprosessit), mikä johtaa muutokseen kehon lämmön muodostumisessa.

Lämmönlähde kehossa on proteiinien, rasvojen, hiilihydraattien eksotermiset hapetusreaktiot sekä ATP:n hydrolyysi (adenosiinitrifosfaatti on nukleotidi, jolla on erittäin tärkeä rooli kehon energian ja aineiden aineenvaihdunnassa; ensinnäkin tämä yhdiste tunnetaan universaalina energialähteenä kaikelle biolle kemiallisia prosesseja esiintyy elävissä järjestelmissä). Ravinteiden hajoamisen aikana osa vapautuneesta energiasta kertyy ATP:hen, osa hajoaa lämmön muodossa (primäärilämmöstä 65-70 % energiasta). ATP-molekyylien korkean energian sidoksia käytettäessä osa energiasta menee hyödylliseen työhön ja osa hajoaa (sekundaarilämpö). Näin ollen kaksi lämpövirtaa - ensisijainen ja toissijainen - ovat lämmöntuotantoa.

Kemiallinen lämmönsäätely on tärkeää, jotta kehon lämpötila pysyy vakiona sekä normaaleissa olosuhteissa että ympäristön lämpötilan muuttuessa. Ihmisillä havaitaan lämmöntuotannon lisääntyminen aineenvaihdunnan intensiteetin lisääntymisen vuoksi, erityisesti kun ympäristön lämpötila laskee optimilämpötilaa tai mukavuusaluetta alhaisemmaksi. Tavallisilla vaaleilla pukeutuneilla ihmisillä tämä vyöhyke on välillä 18-20°C ja alastomilla 28°C.

Optimaalinen lämpötila vedessä oleskelun aikana on korkeampi kuin ilmassa. Tämä johtuu siitä, että vesi, jolla on korkea lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus, jäähdyttää kehoa 14 kertaa ilmaa vahvemmin, joten viileässä kylvyssä aineenvaihdunta lisääntyy huomattavasti enemmän kuin altistuttaessa ilmalle samassa lämpötilassa.

Voimakkain lämmöntuotanto kehossa tapahtuu lihaksissa. Vaikka henkilö makaa liikkumattomana, mutta jännittyneillä lihaksilla, oksidatiivisten prosessien intensiteetti ja samalla lämmöntuotanto lisääntyvät 10%. Pieni fyysinen aktiivisuus lisää lämmöntuotantoa 50-80% ja raskasta lihastyötä - 400-500%.

Maksalla ja munuaisilla on myös merkittävä rooli kemiallisessa lämmönsäätelyssä. Maksalaskimon veren lämpötila on korkeampi kuin veren lämpötila maksan valtimo, mikä osoittaa voimakasta lämmön muodostumista tässä elimessä. Kun keho jäähtyy, lämmöntuotanto maksassa lisääntyy.

Jos lämmöntuotantoa on tarpeen lisätä, sen lisäksi, että on mahdollista saada lämpöä ulkopuolelta, kehossa käytetään mekanismeja, jotka lisäävät lämpöenergian tuotantoa. Näitä mekanismeja ovat mm supistuva Ja vapinaa aiheuttava termogeneesi.

1. Supistumistermogeneesi.

Tämän tyyppinen lämmönsäätely toimii, kun olemme kylmiä ja meidän on nostettava kehon lämpötilaa. Tämä menetelmä sisältyy lihassupistus. Lihasten supistumisen myötä ATP-hydrolyysi lisääntyy, joten sekundaarilämmön virtaus, joka menee lämmittämään kehoa, lisääntyy.

Lihaslaitteiston vapaaehtoinen toiminta tapahtuu pääasiassa aivokuoren vaikutuksen alaisena pallonpuoliskot. Samaan aikaan lämmöntuotannon lisäys on mahdollista 3-5 kertaa päävaihdon arvoon verrattuna.

Yleensä, kun väliaineen lämpötila ja veren lämpötila laskevat, ensimmäinen reaktio on lämmönsäätelyäänen nousu(vartalon karvat "pysyvät pystyssä", ilmaantuu "hanhenlihaa"). Supistumismekaniikan näkökulmasta tämä sävy on mikrovärinä ja antaa sinun lisätä lämmöntuotantoa 25-40 %. perusviiva. Yleensä niskan, pään, vartalon ja raajojen lihakset osallistuvat sävyn luomiseen.

Merkittävämmällä hypotermialla lämmönsäätelyääni muuttuu erityiseksi lihasten supistukseksi - lihaksen kylmävärin, jossa lihakset eivät tee hyödyllistä työtä ja niiden supistuminen on suunnattu pelkästään lämmön tuottamiseen Kylmä vilunväristys on pinnallisesti sijaitsevien lihasten tahatonta rytmistä toimintaa, jonka seurauksena kehon aineenvaihduntaprosessit tehostuvat merkittävästi, hapen ja hiilihydraattien kulutus lisääntyy lihaskudos, mikä lisää lämmöntuotantoa. Vapina alkaa usein niskan, kasvojen lihaksista. Tämä johtuu siitä, että ensinnäkin aivoihin virtaavan veren lämpötilan pitäisi nousta. Uskotaan, että lämmöntuotannon kylmäväristyksen aikana on 2-3 kertaa suurempi kuin vapaaehtoisen lihastoiminnan aikana.

Kuvattu mekanismi toimii refleksitasolla ilman tietoisuutemme osallistumista. Mutta voit nostaa kehon lämpötilaa avulla tietoinen motorinen toiminta. Kun suoritat fyysistä toimintaa eri teho lämmöntuotanto lisääntyy 5-15 kertaa lepotasoon verrattuna. Pitkäaikaisen käytön ensimmäisten 15-30 minuutin aikana sisälämpötila nousee melko nopeasti suhteellisen kiinteälle tasolle ja pysyy sitten tällä tasolla tai jatkaa hitaasti nousuaan.

2. Ei-väreilevä termogeneesi:

Tämäntyyppinen lämmönsäätely voi johtaa sekä kehon lämpötilan nousuun että laskuun. Se suoritetaan kiihdyttämällä tai hidastamalla katabolisia aineenvaihduntaprosesseja (hapetus rasvahapot). Ja tämä puolestaan ​​​​johtaa lämmöntuotannon vähenemiseen tai lisääntymiseen. Tämän tyyppisen termogeneesin vuoksi lämmöntuotannon taso henkilössä voi nousta 3 kertaa perusaineenvaihdunnan tasoon verrattuna.

Ei-väreilevän lämpösyntymisen prosessien säätely tapahtuu aktivoimalla sympaattista hermostoa, kilpirauhashormonien tuotantoa ja lisämunuaisen ydintä.

E. Lämpösäätelyn ohjaus.

Hypotalamus.

Lämmönsäätöjärjestelmä koostuu useista elementeistä, joilla on toisiinsa liittyvät toiminnot. Tieto lämpötilasta tulee lämpöreseptoreista ja hermoston avulla pääsee aivoihin.

Sillä on tärkeä rooli lämmönsäätelyssä hypotalamus. Se sisältää tärkeimmät lämmönsäätelykeskukset, jotka koordinoivat lukuisia ja monimutkaisia ​​prosesseja pitääkseen kehon lämpötilan tasaisena.

Hypotalamus on pieni alue aivokalvossa, joka sisältää iso luku soluryhmät (yli 30 ydintä), jotka säätelevät aivojen neuroendokriinista toimintaa ja kehon homeostaasia (kykyä ylläpitää jatkuvaa sisäistä tilaa). Hypotalamus on yhdistetty hermopolkujen kautta lähes kaikkiin keskushermoston osiin, mukaan lukien aivokuori, hippokampus, amygdala, pikkuaivo, aivorunko ja selkäydin. Yhdessä aivolisäkkeen kanssa hypotalamus muodostaa hypotalamus-aivolisäkejärjestelmän, jossa hypotalamus säätelee aivolisäkehormonien vapautumista ja on keskuslinkki hermoston ja aivolisäkkeen välillä. endokriininen järjestelmä. Se erittää hormoneja ja neuropeptidejä ja säätelee toimintoja, kuten nälkää ja janoa, kehon lämmönsäätelyä, seksuaalista käyttäytymistä, unta ja hereilläoloa (vuorokausirytmiä). Tutkimus Viime vuosina osoittavat, että hypotalamuksella on myös tärkeä rooli korkeampien toimintojen, kuten muistin ja emotionaalisen tilan, säätelyssä ja osallistuu siten käyttäytymisen eri näkökohtien muodostumiseen.

Hypotalamuksen keskusten tuhoutuminen tai hermoyhteyksien katkeaminen johtaa kehon lämpötilan säätelykyvyn menettämiseen.

Anteriorisessa hypotalamuksessa on hermosoluja, jotka säätelevät lämmönsiirtoa.(ne tarjoavat fyysistä lämpösäätelyä - vasokonstriktio, hikoilu.) Kun etummaisen hypotalamuksen hermosolut tuhoutuvat, elimistö ei siedä korkeita lämpötiloja, mutta fysiologinen aktiivisuus kylmissä olosuhteissa säilyy.

Takaosan hypotalamuksen neuronit ohjaavat lämmöntuotantoprosesseja(ne tarjoavat kemiallista lämpösäätelyä - lisääntynyt lämmöntuotto, lihasvapina) Kun ne ovat vaurioituneet, kyky lisätä energia-aineenvaihduntaa heikkenee, joten elimistö ei siedä kylmää hyvin.

Hypotalamuksen preoptisen alueen lämpöherkät hermosolut "mittaavat" suoraan aivojen läpi virtaavan valtimoveren lämpötilan ja ovat erittäin herkkiä lämpötilan muutoksille (ne pystyvät erottamaan 0,011 °C:n veren lämpötilaeron). Kylmä- ja lämpöherkkien hermosolujen suhde hypotalamuksessa on 1:6, joten keskuslämpöreseptorit aktivoituvat pääasiassa, kun ihmiskehon "ytimen" lämpötila nousee.

Veren ja perifeeristen kudosten lämpötila-arvoa koskevien tietojen analyysin ja integroinnin perusteella ruumiinlämpötilan keskiarvo (integraalinen) määritetään jatkuvasti hypotalamuksen preoptisella alueella. Nämä tiedot välittyvät interkalaaristen hermosolujen kautta etuhypotalamuksen neuronien ryhmälle, joka asettaa kehossa tietyn tason kehon lämpötilalle - lämmönsäätelyn "asetuspisteen". Keskimääräisen kehon lämpötilan ja säädettävän lämpötilan asetusarvon analyysin ja vertailun perusteella "asetuspisteen" mekanismit takaosan hypotalamuksen efektorihermosolujen kautta vaikuttavat lämmönsiirto- tai lämmöntuotantoprosesseihin todellisen ja asetetun lämpötilan saattamiseksi linjaan.

Siten lämmönsäätelykeskuksen toiminnasta johtuen syntyy tasapaino lämmöntuotannon ja lämmönsiirron välille, mikä mahdollistaa kehon lämpötilan ylläpitämisen kehon eliniän optimaalisissa rajoissa.

Endokriininen järjestelmä.

Hypotalamus ohjaa lämmöntuotanto- ja lämmönsiirtoprosesseja lähettämällä hermoimpulsseja umpieritysrauhasiin, pääasiassa kilpirauhaseen ja lisämunuaisiin.

Osallistuminen kilpirauhanen lämmönsäätelyssä johtuu siitä, että matalan lämpötilan vaikutus johtaa sen hormonien (tyroksiinin, trijodityroniinin) lisääntyneeseen vapautumiseen, jotka nopeuttavat aineenvaihduntaa ja siten lämmön muodostumista.

Rooli lisämunuaiset liittyy niiden vapautumiseen vereen katekoliamiinia (adrenaliini, norepinefriini, dopamiini), jotka lisäämällä tai vähentämällä oksidatiivisia prosesseja kudoksissa (esimerkiksi lihaksissa) lisäävät tai vähentävät lämmöntuotantoa ja supistavat tai lisäävät ihon verisuonia muuttaen lämmönsiirron tasoa.

Lämmönvaihtoa tapahtuu jatkuvasti ihmisen ja hänen ympäristönsä välillä. Ympäristötekijät vaikuttavat kehoon monimutkaisella tavalla, ja niiden erityisarvoista riippuen vegetatiiviset keskukset (juovainen runko, välikalvon harmaa tubercle) ja retikulaarinen muodostus, jotka ovat vuorovaikutuksessa aivokuoren kanssa ja lähettävät impulsseja lihaksiin sympaattisten kuitujen kautta, tarjoavat optimaalisen lämmöntuotto- ja lämmönsiirtoprosessien suhteen.

Kehon lämpösäätely on joukko fysiologisia ja kemiallisia prosesseja, joiden tarkoituksena on pitää kehon lämpötila tietyissä rajoissa (36,1 ... 37,2 ° C). Kehon ylikuumeneminen tai sen hypotermia johtaa vaarallisiin elintoimintojen rikkomuksiin ja joissakin tapauksissa sairauksiin. Lämpösäätö saadaan aikaan muuttamalla lämmönvaihtoprosessien kahta komponenttia - lämmön tuotantoa ja lämmönsiirtoa. Lämmönsiirto vaikuttaa merkittävästi kehon lämpötasapainoon, koska se on kaikkein hallittavin ja vaihteleva.

Lämpöä tuottaa koko keho, mutta ennen kaikkea poikkijuovaiset lihakset ja maksa. Kotivaatteisiin pukeutuneen ja suhteellisen levossa ilman lämpötilassa 15 ... 25 ° C olevan ihmiskehon lämmöntuotanto pysyy suunnilleen samalla tasolla. Lämpötilan laskiessa se kasvaa, ja kun se nousee 25 - 35 ° C, se laskee hieman. Yli 40 °C:n lämpötiloissa lämmöntuotto alkaa lisääntyä. Nämä tiedot osoittavat, että lämmöntuotannon säätely kehossa tapahtuu pääasiassa matalissa ympäristön lämpötiloissa.

Lämmöntuotanto lisääntyy fyysistä työtä tehtäessä ja mitä enemmän, sitä raskaampaa työ on. Tuotetun lämmön määrä riippuu myös henkilön iästä ja terveydentilasta.

Lämmönsiirtoa ihmiskehosta on kolme:

säteily (infrapunasäteiden muodossa, jotka kehon pinta lähettää alhaisemman lämpötilan esineiden suuntaan);

konvektio (ilman lämmitys, joka pesee kehon pinnan);

kosteuden haihtuminen ihon pinnalta, ylempien hengitysteiden limakalvoilta ja keuhkoista.

Normaaliolosuhteissa levossa olevan henkilön tällaisten lämmönsiirron prosenttiosuus ilmaistaan ​​seuraavilla luvuilla: 45/30/25. Tämä suhde voi kuitenkin vaihdella riippuen mikroilmastoparametrien erityisistä arvoista ja suoritetun työn vakavuudesta.

Säteilylämmön siirto tapahtuu vain, kun ympäröivien esineiden lämpötila on alempi kuin paljaan ihon (32...34,5 °C) tai ulkovaatekerrosten lämpötila (kevyesti pukeutuneella henkilöllä 27...28 °C ja talvipukuisella noin 24 °C).

20 Teollinen ilmanvaihto. Ilmanvaihdon tyypit.

Ilmanvaihto- säädettävä ilmanvaihto huoneessa. Ilmanvaihtojärjestelmät on suunniteltu tarjoamaan tarvittava puhtaus, lämpötila, kosteus ja ilman liikkuvuus. Kutsutaan monimutkaisia ​​ilmanvaihtojärjestelmiä, jotka tarjoavat ilmanvaihtoa teollisessa mittakaavassa teollisuuden ilmanvaihtojärjestelmät, jos käytät ilmanvaihtoa pienissä huoneissa, käytä kotitalouksien ilmanvaihtojärjestelmät. Ilmanvaihdon järjestämisen tarkoituksesta ja periaatteesta riippuen erotetaan seuraavat ilmanvaihtotyypit: luonnollinen ilmanvaihto- ilmanvaihto, joka luo tarvittavan ilmanvaihdon: - tuulen takia; - huoneen sisällä olevan lämpimän ilman ja ulkoilman kylmemmän ilman ominaispainon eron vuoksi; mekaaninen ilmanvaihto- ilmanvaihto, jossa ilman liike tapahtuu sähköpuhaltimien avulla; klo toimita ilmanvaihtoa vain tarjontaa puhdas ilma huoneeseen ilman poistuminen siitä tapahtuu avautuvien ovien, aitojen vuotojen ja niistä johtuvan ylipaineen kautta; poistoilmanvaihto suunniteltu poistamaan ilmaa tuuletetusta huoneesta ja luomaan siihen tyhjiö, jonka vuoksi ilma voi päästä tähän huoneeseen aitojen ja ovien vuotojen kautta ulkopuolelta ja naapurihuoneista; tulo- ja poistoilmanvaihto tarjoaa samanaikaisen ilmansyötön huoneeseen ja sen järjestäytyneen poistamisen; paikallinen ilmanvaihto- ilmanvaihtotyyppi, jossa ilmaa syötetään tiettyihin paikkoihin (paikallinen tuloilmanvaihto) ja saastunut ilma poistetaan vain paikoista, joissa muodostuu haitallisia päästöjä (paikallinen poistoilmanvaihto); yleinen ilmanvaihto- ilmanvaihto, jossa ilmanvaihto tapahtuu koko huoneessa. Tämän tyyppistä ilmanvaihtoa käytetään, kun haitallisten tekijöiden päästöt ovat merkityksettömiä ja jakautuvat tasaisesti koko huoneen tilavuuteen.

21

Teollisuusvalaistus. Teollisuuden valaistuksen luokitus. Teollisuusvalaistuksen luokitus on esitetty kuvassa 20.1. Luonnollinen valaistus on suotuisin sekä näköelimille että koko ihmiskeholle. Riittämättömällä luonnonvalolla käytetään keinotekoista tai yhdistettyä valaistusta.

Teollisuustilojen luonnollista valaistusta ulkoseinien (ikkunoiden) valoaukkojen kautta kutsutaan sivuksi, rakennusten katossa olevien valoaukkojen kautta (lyhdyt) - ylemmäksi ja ikkunoiden ja lyhtyjen kautta samanaikaisesti - yhdistettynä.

Riisi. 20.1. Teollisuuden valaistustyypit

Jos etäisyys ikkunoista syrjäisimpiin työpaikkoihin on alle 12 m, tarjotaan yksipuolinen sivuvalaistus, suuremmalla etäisyydellä - sivun kaksipuolinen valaistus.

Suurin osa teollisuustiloista on varustettu yleisillä keinotekoisilla valaistusjärjestelmillä - kun lamput sijaitsevat ylemmällä (katto) alueella. Jos valaisimien välinen etäisyys on sama, valaistus katsotaan tasaiseksi, jos valaisimet sijoitetaan lähemmäs laitteita - paikallisesti.

Tällaista keinovalaistusta kutsutaan yhdistetyksi, kun paikallinen valaistus lisätään yleisvalaistukseen. Tarkastellaan paikallista valaistusta, jossa lamppujen valovirta keskittyy suoraan työpaikalle. Rakennusnormien ja -sääntöjen (SNiP) mukaan vain yhden paikallisen valaistuksen käyttö teollisuustiloissa ei ole sallittua.

Työvalaistus on järjestetty kaikkiin huoneisiin ja tiloihin normaalin työskentelyn ja ihmisten läpikulun, liikenteen ja luonnonvalon puuttuessa tai puutteen vuoksi.

Turvavalaistus on tarpeen töiden jatkamiseksi työvalaistuksen äkillisen sammumisen yhteydessä, mikä voi aiheuttaa häiriöitä laitteiden kunnossapidossa tai jatkuvassa teknologisessa prosessissa, tulipalon, räjähdyksen, ihmisten myrkytyksen, vammoja ahtaissa paikoissa jne. Hätätilassa huoltoa vaativien työpintojen matalimman valaistuksen tulee olla vähintään 5% rakennuksen yleisvalaistuksesta 2, mutta ei vähemmän kuin rakennuksen yleisvalaistus1, mutta ei vähemmän kuin rakennuksen työvalaistus1. lux avoimilla alueilla.

Tuotantotilojen valaistus katsotaan päivystäväksi työajan ulkopuolella.

Yöllä suojattujen alueiden rajoilla luotua keinovalaistusta kutsutaan turvavalaistukseksi.

Evakuointivalaistus on järjestetty ihmisten kulkua vaarallisiin paikkoihin sekä pääkäytävissä ja portaissa, jotka palvelevat ihmisten evakuointia yli 50 työntekijän teollisuusrakennuksista, teollisuustilat niissä jatkuvasti työskentelevien ihmisten kanssa, joissa ihmisten poistumiseen tiloista työvalon äkillisesti sammuessa liittyy loukkaantumisvaara työn jatkamisesta tuotantolaitteet, sekä yli 50 työntekijän teollisuustiloissa loukkaantumisriskistä riippumatta. Evakuointivalaistuksen tulee tarjota minimivalaistus pääkäytävissä ja portaissa: sisätiloissa 0,5 lx, avoimilla alueilla 0,2 lk Teollisuuden valaistuksen saniteetti- ja hygieniavaatimukset: spektrin optimaalinen koostumus lähellä aurinkoa; työpaikan valaistuksen noudattaminen normatiiviset arvot; työpinnan valaistuksen ja kirkkauden tasaisuus, mukaan lukien aika; terävien varjojen puuttuminen työpinnalla ja kohteiden kirkkaus työalueella; optimaalinen valovirran suunta, mikä auttaa parantamaan pintaelementtien kohokuvioiden eroa.