Nel corpo umano, come risultato dei processi metabolici, il calore viene costantemente generato, e quando lavoro meccanico si verifica un aumento della generazione di calore. Allo stesso tempo, c'è una costante perdita di calore dal corpo. A riposo ogni ora vengono rilasciate 80 kcal di calore, ovvero la quantità di calore sufficiente a portare ad ebollizione 1 litro acqua fredda. Il calore del corpo viene trasmesso alla pelle principalmente attraverso la circolazione del sangue. Il trasferimento di calore avviene perché la pelle ha una temperatura inferiore rispetto agli organi interni; il calore viene perso attraverso la pelle e i polmoni.

A seconda della temperatura ambiente si verifica una perdita di calore dal corpo diversi modi. Esistono principalmente 4 metodi di trasferimento del calore.

• 1. Trasferimento di calore per irraggiamento (radiazione). In condizioni normali, questo metodo rappresenta circa il 60% del trasferimento di calore totale. La radiazione emessa dal corpo umano si trova nella regione dell'infrarosso dello spettro (lunghezza d'onda da 5 a 20 micron) con una lunghezza d'onda massima di 9 micron.
• 2. Trasferimento di calore per convezione, quando il calore viene trasferito dalla superficie della pelle all'aria o all'acqua a contatto con la pelle. Le particelle riscaldate vengono portate via e sostituite da nuove, “fredde”, che a loro volta “si riscaldano” e portano con sé calore. Quando un corpo è immerso nell'acqua, la trasmissione del calore per convezione è molto maggiore rispetto a quando entra in contatto con l'aria, poiché la capacità termica di quest'ultima è relativamente piccola.
• 3. Trasferimento di calore per conduzione termica, quando il calore lascia il corpo conducendo direttamente dal punto di contatto, ad esempio, con il fondo freddo di una vasca da bagno o con acqua fredda.
• 4. Trasferimento di calore mediante evaporazione del sudore dalla superficie della pelle, che viene raffreddata. Questo processo di trasferimento del calore viene migliorato quando la temperatura ambiente è superiore alla temperatura della pelle. Il trasferimento di calore per evaporazione rappresenta il 20-25% del trasferimento di calore totale. Sulla superficie del nostro corpo ci sono più di 2 milioni di ghiandole sudoripare coinvolte nel processo di sudorazione. Raffreddandosi man mano che il sudore evapora, la pelle a sua volta raffredda il sangue, che le fornisce calore dagli organi interni.

Nei climi secchi (climi desertici), il sudore evapora così rapidamente che la pelle può sembrare completamente asciutta. C'è sempre molto sudore, ma non si nota. Per verificarlo è sufficiente mettere un palmo sopra l'altro per un minuto per evitare l'evaporazione e i palmi si bagnano.

Quando una persona si trova in un bagno d'acqua calda, soprattutto calda, si verifica un aumento della sudorazione nelle aree del corpo che non sono immerse nell'acqua. Dopo l'uscita dal bagno aumenta la funzione delle ghiandole sudoripare delle zone del corpo entrate in contatto con l'acqua. Quando il calore viene trasferito per evaporazione, fattori come la velocità dell’aria e l’umidità relativa diventano significativi.

I meccanismi fisiologici di termoregolazione e trasferimento di calore dal corpo sono molto complessi. Con diverse fluttuazioni della temperatura corporea, il ruolo relativo dei singoli meccanismi di trasferimento del calore cambia di conseguenza. Grande importanza acquisire la capacità termica specifica reciprocamente interconnessa dei tessuti, la loro conduttività termica, la temperatura di varie parti del corpo, ecc. Il ruolo di questi fattori nelle reazioni del corpo agli stimoli termici, ognuno dei quali ha i propri indicatori fisici, è significativo.

La capacità termica specifica dei tessuti (quantità di calore in calorie necessaria per aumentare di 1° - da 15 a 16°) la temperatura di 1 g di una sostanza), non contenenti grassi, è pari a circa 0,85 cal/g, contenenti grassi - 0,70 cal/g, sangue 0,90 cal/g. L'acqua ha il calore specifico più alto, pari a 1 cal/g. Il calore specifico dell'aria ad una temperatura corporea di 36-37° è 0,2375 cal/g.

Acquisisce notevole importanza anche il coefficiente di conducibilità termica dei tessuti, che dipende dalle condizioni della circolazione sanguigna e linfatica in essi. Quando il contenuto di acqua aumenta o il flusso sanguigno aumenta, la conduttività termica dei tessuti aumenta. La conduttività termica delle ossa spugnose, dei muscoli e del tessuto adiposo è diversa. Se il coefficiente di conduttività termica (cal-cm-sec-deg) della pelle umana è 0,00060, per l'acqua a 37° è pari a 0,00135 e per l'aria secca - 0,00005.

Il coefficiente di conduttività termica dei tessuti corporei situati più superficialmente cambia a causa del loro apporto sanguigno, poiché il calore viene continuamente erogato alla superficie della pelle.

Dipende da fattori esterni Anche il grado di trasferimento del calore può cambiare. Allo stesso tempo cambiano le condizioni della circolazione sanguigna nei tessuti superficiali. Quando si utilizzano bagni di acqua o fango, i tessuti con circolazione sanguigna insufficiente o con un contenuto di acqua inferiore, cioè con una conduttività termica inferiore, riceveranno meno calore rispetto ai tessuti con elevata conduttività termica.

Fluire reazioni chimiche nel corpo umano corrisponde alla norma quando la sua temperatura corporea è compresa tra 36-37°C. Questo è ciò che il nostro corpo mantiene senza alcuno sforzo aggiuntivo se l'aria che ci circonda viene riscaldata a 20°C. Non è un caso che quest'aria la temperatura si chiama confortevole: non la sentiamo nemmeno.

Leggi abstract simili sull'argomento:

Tuttavia, la temperatura dell’ambiente varia ampiamente. Con il caldo dobbiamo "cuocere dentro". proprio succo", e una diminuzione della temperatura di 10-15 ° C dovrebbe portare all'ipotermia del corpo e ad un rallentamento delle reazioni metaboliche in esso. Ma anche durante le fluttuazioni significative della temperatura ambientale, il nostro corpo mantiene costante la propria temperatura per un certo tempo.

Organismo umano, come tutti i corpi fisici, scambia energia termica con l'ambiente. Se la temperatura dell’ambiente è inferiore alla temperatura del corpo fisico, il corpo emette calore, cioè si raffredda. Se la temperatura dell'ambiente è più alta, qualsiasi corpo riceve calore e inizia a riscaldarsi. Pertanto, la pietra si raffredderà o si riscalderà finché la sua temperatura non sarà uguale alla temperatura dell'aria circostante. Il corpo umano è un'altra cosa: non appena valuta i cambiamenti della temperatura dell'ambiente come pericolosi per se stesso, il suo scambio termico cambia. Quindi, per evitare il surriscaldamento, il corpo aumenta il trasferimento di calore e lo diminuisce al diminuire della temperatura ambiente.

Per mantenere una temperatura costante, il corpo regola la produzione di calore. Lo riduce per non riscaldarsi inutilmente alle alte temperature dell'aria e quando diminuisce aumenta la produzione di calore. In che modo il corpo mantiene un equilibrio ottimale tra perdita di calore e produzione di calore?

Trasferimento di calore e produzione di calore

Lo scambio di calore tra il corpo e l'ambiente avviene in diversi modi. Il corpo perde calore emettendo onde elettromagnetiche infrarosse e sotto la loro influenza si riscalda. L'energia termica viene persa dal corpo e viene assorbita a causa della conduttività termica. Tale scambio termico avviene in condizioni di contatto con corpi meno o più riscaldati, in particolare aria. Il movimento dell'aria che circonda il corpo, così come la perdita di calore dovuta all'evaporazione dell'acqua dalla superficie della pelle, aumentano il trasferimento di calore.

La fonte di calore nel corpo è la decomposizione di grassi e carboidrati, che avviene con il rilascio di energia termica. Si verificano in tutti gli organi del corpo umano, ma la loro intensità dipende dalla funzione dell'organo. Gli organi interni più “caldi” sono il fegato e il colon. I muscoli scheletrici forniscono calore, ma solo durante il lavoro intenso. Nelle mani e nei piedi viene prodotto meno calore: non per niente sono più freddi di altre parti del corpo.

Il principale portatore di calore nel corpo è ha un'elevata capacità termica. Circolante sistema circolatorio, si riscalda negli organi “caldi” e trasferisce il calore a quelli meno riscaldati. Termoregolazione. Cosa succede quando i cambiamenti della temperatura ambientale minacciano la temperatura costante del corpo stesso?

Nella stagione fredda, la perdita di calore attraverso le aree aperte della pelle e delle vie respiratorie è molto elevata. Rischi di congelarti e il corpo aumenta la produzione di calore e riduce la perdita di calore. I termorecettori della pelle (neuroni capaci di percepire i cambiamenti di temperatura) registrano il suo pericoloso calo e inviano segnali al cervello, al centro di termoregolazione. In esso vengono elaborate informazioni: ci sono impulsi nervosi, che sono diretti ai muscoli scheletrici e ne causano la contrazione e il rilassamento rapidi e irregolari. Il tremore muscolare aumenta più volte la produzione di calore. Migliorano la produzione di calore e il movimento: calpestare, rimbalzare, ecc.

Per evitare che la produzione di calore sia inutile, il corpo riduce contemporaneamente la produzione di calore. Limita il flusso del liquido refrigerante (sangue) al derma attraverso il quale avviene lo scambio di calore. I vasi cutanei si restringono e la quantità di sangue al loro interno diminuisce. Ciò migliora le proprietà di isolamento termico della pelle e, di conseguenza, riduce il trasferimento di calore.

Come reagisce il corpo alla minaccia di surriscaldamento che si verifica durante il caldo? Per ridurre la produzione di calore, ricorre alla soppressione dell'attività: ricorda quanto è difficile per te muoverti e persino pensare con il caldo. L'aumento del trasferimento di calore avviene principalmente a causa dell'evaporazione del sudore dalla superficie della pelle. I neuroni sensibili alle variazioni di temperatura segnalano al cervello il pericolo di surriscaldamento e invia impulsi alle ghiandole sudoripare. La produzione di sudore aumenta, la sua quantità può raggiungere i 10 litri. al giorno. A causa dell'evaporazione del sudore, il corpo può emettere in un'ora tanto calore quanto ne emette in un giorno mentre è in condizioni confortevoli. Anche la trasmissione del calore aumenta notevolmente a causa dell'aumento del flusso sanguigno nella pelle: più sangue scorre sulla superficie del corpo, più calore viene ceduto.

Quando cambiano i parametri dell'ambiente che circonda una persona, in questo caso il microclima, cambia anche il suo benessere termico. Se qualsiasi condizione disturba l'equilibrio termico del corpo, si verificano immediatamente reazioni che lo ripristinano.

La termoregolazione del corpo umano è il processo di regolazione delle emissioni di calore, contribuendo a mantenere una temperatura costante prossima ai 36,5 gradi. Condizioni che violano persona normale, sono chiamati scomodi. Le condizioni in cui è normale e non c'è tensione con lo scambio di calore sono chiamate confortevoli. Sono anche ottimali. La zona che allontana completamente il calore generato dal corpo, nella quale non c'è tensione nel sistema di termoregolazione, è la zona di comfort.

Esistono tre modi in cui il corpo si termoregola:

1. Metodo biochimico.
2. Cambiamento dell'intensità della circolazione sanguigna.
3. L'intensità della sudorazione.

Con il primo metodo, biochimico, cambia l'intensità dei processi che si verificano nel corpo. Ad esempio, quando la temperatura ambiente diminuisce, si verificano tremori muscolari che aumentano il rilascio di calore. Tale termoregolazione del corpo umano è chiamata chimica.

Con il secondo metodo l'organismo regola autonomamente l'apporto di sangue, che in questo caso è considerato un portatore di calore. Trasporta il calore dagli organi interni alla superficie del corpo. In questo caso si verifica il necessario restringimento o dilatazione dei vasi sanguigni. Ad alta temperatura intorno, i vasi si dilatano, aumenta il flusso di sangue dagli organi interni, a bassa temperatura avviene il processo inverso. il flusso sanguigno diminuisce, meno calore fuoriesce.

Quando la temperatura dell'aria diminuisce, diminuiscono il trasferimento di calore, la sudorazione e l'umidità della superficie cutanea, quindi, a causa della ridotta evaporazione, diminuisce il trasferimento di calore dal corpo; Grandi perdite di umidità possono essere pericolose per l’uomo.

Nel secondo e terzo caso si verifica la termoregolazione fisica del corpo umano.

Il microclima influisce in modo significativo sulle condizioni e sulle prestazioni di una persona. Il comfort delle condizioni di vita e delle attività è influenzato dal gas e dalle condizioni meteorologiche ottimali. I parametri microclimatici garantiscono lo scambio di calore tra il corpo e ambiente. Questa è la termoregolazione umana.

In condizioni naturali, questi parametri fluttuano entro limiti significativi. Quando cambiano, il benessere della persona diventa diverso da quello che era prima. Ad esempio, la tolleranza dell'aria ambiente non dipende solo dalla temperatura, ma anche dall'umidità e dalla velocità dell'aria. È stato dimostrato che a temperature ambiente superiori a 25 gradi le prestazioni diminuiscono. E tanto più velocemente il corpo si surriscalda, perché evapora meno sudore. Il suo rilascio esaurisce il corpo. Allo stesso tempo perde molte vitamine, microelementi e minerali.

Con l'esposizione prolungata alle alte temperature in combinazione con un'elevata umidità, la temperatura corporea può salire fino a 39 gradi. Questa condizione è chiamata ipertermia. Può essere pericoloso per la vita.

Anche le basse temperature dell’aria possono essere pericolose. Non sono meno pericolosi di quelli alti. Si verificano raffreddamento e ipotermia, chiamata ipotermia. E come risultato - lesioni da freddo.

La termoregolazione del corpo umano avviene in tutti i modi contemporaneamente. Ma di tanto in tanto alcuni di loro sono meno coinvolti, altri lo sono molto di più.

R. La vita umana può svolgersi solo in un ristretto intervallo di temperature.

La temperatura ha un impatto significativo sul corso dei processi vitali nel corpo umano e sulla sua attività fisiologica. I processi vitali sono limitati a un intervallo ristretto di temperatura interna entro il quale possono verificarsi le reazioni enzimatiche di base. Per l’uomo, una diminuzione della temperatura corporea al di sotto dei 25°C e un aumento al di sopra dei 43°C sono solitamente fatali. Particolarmente sensibile agli sbalzi di temperatura cellule nervose.

Calore provoca un'intensa sudorazione, che porta a disidratazione, perdita di sali minerali e vitamine idrosolubili. La conseguenza di questi processi è l'ispessimento del sangue, la rottura metabolismo del sale, secrezione gastrica, sviluppo di carenza vitaminica. La perdita di peso accettabile dovuta all'evaporazione è del 2-3%. Con una perdita di peso del 6% dovuta all'evaporazione, l'attività mentale è compromessa e con una perdita di peso del 15-20% si verifica la morte. L'azione sistematica dell'alta temperatura provoca cambiamenti nel sistema cardiovascolare: aumento della frequenza cardiaca, alterazioni della pressione sanguigna, indebolimento della capacità funzionale del cuore. L'esposizione prolungata alle alte temperature porta all'accumulo di calore nel corpo, mentre la temperatura corporea può salire fino a 38-41°C e può verificarsi un colpo di calore con perdita di coscienza.

Basse temperature può causare raffreddamento e ipotermia del corpo. Durante il raffreddamento, il corpo riduce di riflesso il trasferimento di calore e aumenta la produzione di calore. Una diminuzione del trasferimento di calore si verifica a causa dello spasmo (costrizione) dei vasi sanguigni e di un aumento della resistenza termica dei tessuti corporei. L'esposizione prolungata alle basse temperature porta a spasmi vascolari persistenti e all'interruzione della nutrizione dei tessuti. L'aumento della produzione di calore durante il raffreddamento si ottiene grazie agli sforzi dei processi metabolici ossidativi nel corpo (una diminuzione della temperatura corporea di 1°C è accompagnata da un aumento dei processi metabolici di 10°C). L'esposizione alle basse temperature è accompagnata da un aumento della pressione sanguigna, del volume inspiratorio e da una diminuzione della frequenza respiratoria. Il raffreddamento del corpo cambia metabolismo dei carboidrati. Un grande raffreddamento è accompagnato da una diminuzione della temperatura corporea, dall'inibizione delle funzioni degli organi e dei sistemi corporei.

B. Nucleo e guscio esterno del corpo.

Dal punto di vista della termoregolazione, il corpo umano può essere immaginato come costituito da due componenti: esterni conchiglia e interno noccioli.

Nucleoè una parte del corpo che ha una temperatura costante (organi interni), e conchiglia– una parte del corpo in cui è presente un gradiente di temperatura (si tratta di tessuti dello strato superficiale del corpo spessi 2,5 cm). Attraverso il guscio avviene lo scambio di calore tra il nucleo e l'ambiente, cioè i cambiamenti nella conduttività termica del guscio determinano la costanza della temperatura del nucleo. La conduttività termica cambia a causa dei cambiamenti nell'afflusso di sangue e nel riempimento sanguigno dei tessuti della membrana.

La temperatura delle diverse parti del nucleo è diversa. Ad esempio, nel fegato: 37,8-38,0°C, nel cervello: 36,9-37,8°C. In generale, la temperatura interna del corpo umano è 37,0°C. Ciò si ottiene attraverso processi di termoregolazione endogena, il cui risultato è un equilibrio stabile tra la quantità di calore prodotta nel corpo per unità di tempo ( produzione di calore) e la quantità di calore dissipata dal corpo nello stesso tempo nell'ambiente ( trasferimento di calore).

Temperatura della pelle umana a varie aree varia da 24,4°C a 34,4°C. Più bassa temperatura osservato sulle dita dei piedi, il più alto - in ascella. È sulla base della misurazione della temperatura sotto l'ascella che solitamente si giudica la temperatura corporea in un dato momento.

Secondo i dati medi, la temperatura media della pelle di una persona nuda in condizioni di temperatura dell'aria confortevole è di 33-34°C. Ci sono fluttuazioni giornaliere della temperatura corporea. L'ampiezza delle oscillazioni può raggiungere 1°C. La temperatura corporea è minima nelle ore che precedono l'alba (3-4 ore) e massima in giorno(16-18 ore).

È noto anche il fenomeno dell'asimmetria della temperatura. Si osserva in circa il 54% dei casi e la temperatura sotto l'ascella sinistra è leggermente più alta che a destra. L'asimmetria è possibile anche in altre aree della pelle e la gravità dell'asimmetria superiore a 0,5°C indica una patologia.

B. Trasferimento di calore. Equilibrio tra generazione e trasferimento di calore nel corpo umano.

I processi della vita umana sono accompagnati dalla continua generazione di calore nel suo corpo e dal rilascio del calore generato nell'ambiente. Lo scambio di energia termica tra il corpo e l'ambiente si chiama p scambio di calore. La produzione di calore e il trasferimento di calore sono determinati dall'attività della centrale sistema nervoso, regolando il metabolismo, la circolazione sanguigna, la sudorazione e l'attività dei muscoli scheletrici.

Il corpo umano è un sistema autoregolante dotato di una fonte di calore interna, in cui, in condizioni normali, la produzione di calore (la quantità di calore generato) è uguale alla quantità di calore ceduto durante ambiente esterno(trasferimento di calore). Si chiama costanza della temperatura corporea isotermico. Garantisce l'indipendenza dei processi metabolici nei tessuti e negli organi dalle fluttuazioni della temperatura ambiente.

La temperatura interna del corpo umano è costante (36,5-37°C) grazie alla regolazione dell'intensità della produzione e del trasferimento di calore in base alla temperatura esterna. E la temperatura della pelle umana esposta a condizioni esterne può variare in un intervallo relativamente ampio.

In 1 ora, il corpo umano genera tanto calore quanto necessario per far bollire 1 litro di acqua ghiacciata. E se il corpo fosse un involucro impermeabile al calore, entro un'ora la temperatura corporea aumenterebbe di circa 1,5 ° C e dopo 40 ore raggiungerebbe il punto di ebollizione dell'acqua. Durante un periodo difficile lavoro fisico la generazione di calore aumenta molte volte di più. Eppure la nostra temperatura corporea non cambia. Perché? Si tratta di bilanciare i processi di formazione e rilascio di calore nel corpo.

Il fattore principale che determina il livello di bilancio termico è temperatura ambiente. Quando si devia dalla zona confortevole, nel corpo si stabilisce un nuovo livello di equilibrio termico, garantendo l'isotermia in nuove condizioni ambientali. Questa costanza della temperatura corporea è garantita dal meccanismo termoregolazione, compreso il processo di generazione del calore e il processo di rilascio del calore, che sono regolati dalla via neuroendocrina.

D. Il concetto di termoregolazione del corpo.

Termoregolazioneè una raccolta processi fisiologici, volto a mantenere la relativa costanza della temperatura del nucleo del corpo in condizioni di cambiamento della temperatura ambientale regolando la produzione e il trasferimento di calore. La termoregolazione ha lo scopo di prevenire disturbi dell'equilibrio termico dell'organismo o di ripristinarlo qualora tali disturbi si siano già verificati e si attua attraverso la via neuroumorale.

È generalmente accettato che la termoregolazione sia caratteristica solo degli animali omeotermici (tra cui i mammiferi (incluso l'uomo) e gli uccelli), il cui corpo ha la capacità di mantenere la temperatura delle regioni interne del corpo ad un livello relativamente costante e sufficientemente alto livello(circa 37-38°C nei mammiferi e 40-42°C negli uccelli) indipendentemente dalle variazioni della temperatura ambiente.

Il meccanismo di termoregolazione può essere rappresentato come un sistema di autocontrollo cibernetico con feedback. Le fluttuazioni della temperatura nell'aria circostante influenzano speciali formazioni di recettori ( termorecettori), sensibile alle variazioni di temperatura. I termorecettori trasmettono informazioni sullo stato termico dell'organo ai centri di termoregolazione, a loro volta i centri di termoregolazione attraverso fibre nervose, ormoni e altre sostanze biologicamente attive modificano il livello di trasmissione e produzione di calore di parti del corpo (termoregolazione locale) o del corpo nel suo complesso. Quando si spengono i centri di termoregolazione con speciali sostanze chimiche il corpo perde la capacità di mantenere una temperatura costante. Questa funzione è stata utilizzata in medicina negli ultimi anni per il raffreddamento artificiale del corpo nei momenti difficili operazioni chirurgiche sul cuore.

Termocettori cutanei.

Si stima che gli esseri umani abbiano circa 150.000 recettori del freddo e 16.000 del calore che rispondono ai cambiamenti della temperatura degli organi interni. I termorecettori si trovano nella pelle, organi interni, vie respiratorie, muscoli scheletrici e il sistema nervoso centrale.

I termorecettori della pelle sono rapidamente adattabili e reagiscono non tanto alla temperatura stessa quanto ai suoi cambiamenti. Il numero massimo di recettori si trova nella testa e nel collo, il minimo è sugli arti.

I recettori del freddo sono meno sensibili e la loro soglia di sensibilità è 0,012°C (quando raffreddati). La soglia di sensibilità dei recettori termici è più alta e ammonta a 0,007°C. Ciò è probabilmente dovuto al maggior pericolo di surriscaldamento per l'organismo.

D. Tipi di termoregolazione.

La termoregolazione può essere divisa in due tipologie principali:

1. Termoregolazione fisica:

– Evaporazione (sudorazione);

– Radiazioni (radiazioni);

– Convezione.

2. Termoregolazione chimica.

– Termogenesi contrattile;

– Termogenesi non contrattile.

Termoregolazione fisica(un processo che rimuove il calore dal corpo) – garantisce il mantenimento della costanza della temperatura corporea modificando il rilascio di calore da parte del corpo attraverso conduzione e convezione attraverso la pelle, irraggiamento (radiazione) ed evaporazione dell'acqua. Il rilascio del calore costantemente generato nel corpo è regolato dai cambiamenti nella conduttività termica della pelle, dello strato di grasso sottocutaneo e dell'epidermide. Il trasferimento di calore è in gran parte regolato dalla dinamica della circolazione sanguigna nei tessuti termoconduttori e termoisolanti. All’aumentare della temperatura ambiente, l’evaporazione inizia a dominare nel trasferimento di calore.

Conduzione, convezione e radiazione sono percorsi passivi di trasferimento del calore basati sulle leggi della fisica. Sono efficaci solo se viene mantenuto un gradiente di temperatura positivo. Minore è la differenza di temperatura tra il corpo e l'ambiente, minore è la quantità di calore emessa. Con gli stessi indicatori o a temperature ambiente elevate, i metodi menzionati non solo sono inefficaci, ma anche il corpo si riscalda. In queste condizioni, nel corpo viene attivato un solo meccanismo di rilascio del calore: la sudorazione.

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. A una temperatura dell'aria di 18-22°C diminuisce il trasferimento di calore dovuto alla conduttività termica e all'irraggiamento termico, ma aumenta la perdita di calore da parte del corpo attraverso l'evaporazione dell'umidità dalla superficie della pelle. Quando la temperatura ambiente sale a 35°C, la trasmissione del calore per irraggiamento e convezione diventa impossibile e la temperatura corporea viene mantenuta a un livello costante esclusivamente grazie all'evaporazione dell'acqua dalla superficie della pelle e dagli alveoli polmonari. 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.

In una persona a riposo, con una temperatura dell'aria di circa 20°C e un trasferimento di calore totale di 419 kJ (100 kcal) all'ora, il 66% viene perso per irraggiamento, evaporazione dell'acqua - 19%, convezione - 15% del totale perdita di calore da parte del corpo.

Termoregolazione chimica(il processo che garantisce la formazione di calore nel corpo) - si realizza attraverso il metabolismo e attraverso la produzione di calore di tessuti come i muscoli, ma anche il fegato, il grasso bruno, cioè modificando il livello di generazione di calore - mediante aumentare o indebolire l'intensità del metabolismo nelle cellule del corpo. Dopo l'ossidazione materia organica l'energia viene rilasciata. Parte dell'energia va alla sintesi dell'ATP (l'adenosina trifosfato è un nucleotide che svolge un ruolo estremamente importante nello scambio di energia e sostanze nel corpo). 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.

L'attivazione della termoregolazione chimica avviene quando la termoregolazione fisica è insufficiente a mantenere costante la temperatura corporea.

Consideriamo questi tipi di termoregolazione.

Termoregolazione fisica:

Sotto termoregolazione fisica comprendere l'insieme dei processi fisiologici che portano a cambiamenti nel livello di trasferimento di calore. Ci sono i seguenti modi attraverso i quali il corpo rilascia calore nell'ambiente:

– Evaporazione (sudorazione);

– Radiazioni (radiazioni);

– Conduzione termica (conduzione);

– Convezione.

Vediamoli più nel dettaglio:

1. Evaporazione (sudorazione):

Evaporazione (sudorazione)– è il rilascio di energia termica nell’ambiente dovuto all’evaporazione del sudore o dell’umidità dalla superficie della pelle e delle mucose vie respiratorie. Negli esseri umani, il sudore viene costantemente secreto dalle ghiandole sudoripare della pelle (“palpabile”, o ghiandolare, perdita di acqua) e le mucose delle vie respiratorie vengono idratate (perdita di acqua “impercettibile”). Allo stesso tempo, la perdita “percettibile” di acqua da parte dell’organismo ha un impatto più significativo totale calore sprigionato per evaporazione più che “impercettibile”.

Ad una temperatura ambiente di circa 20°C l'evaporazione dell'umidità è di circa 36 g/h. Poiché in una persona vengono spese 0,58 kcal di energia termica per evaporare 1 g di acqua, è facile calcolare che attraverso l'evaporazione, il corpo umano adulto rilascia nell'ambiente circa il 20% del calore totale dissipato. L'aumento della temperatura esterna, lo svolgimento di lavori fisici e la permanenza prolungata in indumenti termoisolanti aumentano la sudorazione che può arrivare fino a 500-2.000 g/h.

Una persona non tollera temperature ambiente relativamente basse (32°C) in aria umida. Una persona può rimanere all'aria completamente secca senza un notevole surriscaldamento per 2-3 ore ad una temperatura di 50-55°C. Anche gli indumenti impermeabili all'aria (gomma, spessi, ecc.), che impediscono l'evaporazione del sudore, sono scarsamente tollerati: lo strato d'aria tra gli indumenti e il corpo si satura rapidamente di vapore e l'ulteriore evaporazione del sudore si arresta.

Il processo di trasferimento del calore attraverso l'evaporazione, sebbene sia solo uno dei metodi di termoregolazione, presenta un vantaggio eccezionale: se la temperatura esterna supera la temperatura media della pelle, il corpo non può trasferire calore all'ambiente esterno con altri metodi di termoregolazione ( radiazione, convezione e conduzione), che vedremo più avanti. In queste condizioni, il corpo inizia ad assorbire calore dall'esterno e l'unico modo la dissipazione del calore diventa una maggiore evaporazione dell'umidità dalla superficie del corpo. Tale evaporazione è possibile finché l'umidità dell'aria ambiente rimane inferiore al 100%. Con sudorazione intensa, elevata umidità e bassa velocità dell'aria, quando le gocce di sudore, senza avere il tempo di evaporare, si fondono e scorrono dalla superficie del corpo, il trasferimento di calore per evaporazione diventa meno efficace.

Quando il sudore evapora, il nostro corpo libera la sua energia. Infatti, grazie all'energia del nostro corpo, le molecole liquide (cioè il sudore) rompono i legami molecolari e passano dallo stato liquido a quello gassoso. L'energia viene spesa per rompere i legami e, di conseguenza, la temperatura corporea diminuisce. Un frigorifero funziona secondo lo stesso principio. Riesce a mantenere una temperatura all'interno della camera molto inferiore alla temperatura ambiente. Lo fa grazie all'elettricità consumata. E lo facciamo utilizzando l'energia ottenuta dalla scomposizione dei prodotti alimentari.

Il controllo sulla selezione degli indumenti può aiutare a ridurre la perdita di calore dovuta all’evaporazione. L'abbigliamento deve essere selezionato in base alle condizioni meteorologiche e all'attività attuale. Non essere pigro nel togliere gli indumenti in eccesso man mano che il carico aumenta. Suderai di meno. E non essere pigro per rimetterlo quando il carico si ferma. Togliere la protezione dall'acqua e dal vento se non c'è pioggia o vento, altrimenti i vestiti si bagneranno dall'interno a causa del sudore. E quando entriamo in contatto con i vestiti bagnati, perdiamo calore anche attraverso la conduttività termica. L’acqua conduce il calore 25 volte meglio dell’aria. Ciò significa che nei vestiti bagnati perdiamo calore 25 volte più velocemente. Ecco perché è importante mantenere i vestiti asciutti.

L'evaporazione è divisa in 2 tipi:

UN) Sudorazione impercettibile(senza la partecipazione delle ghiandole sudoripare) è l'evaporazione dell'acqua dalla superficie dei polmoni, delle mucose delle vie respiratorie e dell'acqua che filtra attraverso l'epitelio pelle(L'evaporazione dalla superficie della pelle avviene anche se la pelle è secca).

Ogni giorno attraverso le vie respiratorie evaporano fino a 400 ml di acqua, ovvero il corpo perde fino a 232 kcal al giorno. Se necessario, questo valore può essere aumentato a causa della mancanza di respiro termico. In media, attraverso l'epidermide filtrano circa 240 ml di acqua al giorno. Di conseguenza, in questo modo l'organismo perde fino a 139 kcal al giorno. Questo valore, di regola, non dipende dai processi normativi e vari fattori ambiente.

b) Sudorazione percepita(A partecipazione attiva ghiandole sudoripare) – Questo è il trasferimento di calore attraverso l'evaporazione del sudore. In media, al giorno a una temperatura ambiente confortevole, vengono rilasciati 400-500 ml di sudore, quindi vengono rilasciate fino a 300 kcal di energia. L'evaporazione di 1 litro di sudore in una persona di 75 kg può abbassare la temperatura corporea di 10°C. Tuttavia, se necessario, il volume della sudorazione può aumentare fino a 12 litri al giorno, ovvero Attraverso la sudorazione si possono perdere fino a 7.000 kcal al giorno.

L'efficienza dell'evaporazione dipende in gran parte dall'ambiente: maggiore è la temperatura e minore l'umidità, maggiore è l'efficacia della sudorazione come meccanismo di trasferimento del calore. Al 100% di umidità l'evaporazione è impossibile. Con un'elevata umidità atmosferica, le alte temperature sono più difficili da tollerare rispetto a una bassa umidità. Nell'aria satura di vapore acqueo (ad esempio in uno stabilimento balneare), viene rilasciato il sudore grandi quantità, ma non evapora e scorre via dalla pelle. Tale sudorazione non contribuisce alla trasmissione del calore: solo la parte del sudore che evapora dalla superficie della pelle è importante per la trasmissione del calore (questa parte del sudore costituisce la sudorazione effettiva).

2. Radiazioni (radiazioni):

Radiazione (radiazione)– si tratta di un modo di trasferire calore all’ambiente attraverso la superficie del corpo umano sotto forma di onde elettromagnetiche nella gamma degli infrarossi (a = 5-20 micron). A causa delle radiazioni, tutti gli oggetti la cui temperatura è superiore allo zero assoluto emettono energia. La radiazione elettromagnetica passa liberamente attraverso il vuoto; anche per questo l'aria atmosferica può essere considerata “trasparente”.

Come sai, qualsiasi oggetto riscaldato al di sopra della temperatura ambiente emette calore. Tutti lo sentivano seduti attorno al fuoco. Un fuoco emette calore e riscalda gli oggetti circostanti. Allo stesso tempo, il fuoco perde il suo calore.

Il corpo umano inizia ad irradiare calore non appena la temperatura ambiente scende al di sotto della temperatura superficiale della pelle. Per prevenire la perdita di calore per irraggiamento, è necessario proteggere le zone esposte del corpo. Questo viene fatto usando gli indumenti. In questo modo creiamo uno strato d'aria negli indumenti tra la pelle e l'ambiente. La temperatura di questo strato sarà uguale alla temperatura corporea e la perdita di calore per irraggiamento diminuirà. Perché la perdita di calore non si arresta completamente? Perché ora i vestiti riscaldati irradieranno calore, perdendolo. E anche se indossi un altro strato di vestiti, non fermerai le radiazioni.

La quantità di calore dissipata dal corpo nell'ambiente per irraggiamento è proporzionale alla superficie della radiazione (la superficie del corpo non coperta dagli indumenti) e alla differenza tra le temperature medie della pelle e del corpo ambiente. Ad una temperatura ambiente di 20°C e ad un'umidità relativa dell'aria del 40-60%, il corpo umano adulto dissipa circa il 40-50% del calore totale emesso dalle radiazioni. Se la temperatura ambientale supera la temperatura media della pelle, il corpo umano, assorbendo i raggi infrarossi emessi dagli oggetti circostanti, si riscalda.

Il trasferimento di calore per irraggiamento aumenta al diminuire della temperatura ambiente e diminuisce all'aumentare della temperatura. In condizioni temperatura costante nell'ambiente, la radiazione proveniente dalla superficie corporea aumenta all'aumentare della temperatura cutanea e diminuisce al diminuire della temperatura cutanea. Se le temperature medie della superficie della pelle e dell'ambiente sono uguali (la differenza di temperatura diventa zero), il trasferimento di calore per irraggiamento diventa impossibile.

È possibile ridurre il trasferimento di calore del corpo per irraggiamento riducendo la superficie della radiazione - cambiamento nella posizione del corpo. Ad esempio, quando un cane o un gatto ha freddo, si rannicchiano in una palla, riducendo così la superficie di scambio termico; quando fa caldo gli animali, al contrario, assumono una posizione in cui la superficie di scambio termico aumenta quanto più possibile. Una persona che “si raggomitola” mentre dorme in una stanza fredda non è privata di questo metodo di termoregolazione fisica.

3. Conduzione termica (conduzione):

Conduzione termica (conduzione)- questo è un metodo di trasferimento di calore che avviene durante il contatto, il contatto del corpo umano con gli altri corpi fisici. La quantità di calore ceduta dal corpo all'ambiente in questo modo è proporzionale alla differenza tra le temperature medie dei corpi a contatto, l'area delle superfici a contatto, il tempo di contatto termico e la conducibilità termica dei corpi a contatto corpo.

La perdita di calore per conduzione avviene quando c'è un contatto diretto con un oggetto freddo. In questo momento il nostro corpo emette calore. La velocità di perdita di calore dipende molto dalla conduttività termica dell'oggetto con cui entriamo in contatto. Ad esempio, la conduttività termica della pietra è 10 volte superiore a quella del legno. Pertanto, seduti su una pietra, perderemo calore molto più velocemente. Probabilmente hai notato che sedersi su una roccia è in qualche modo più freddo che sedersi su un tronco.

Soluzione? Isolare il corpo dagli oggetti freddi utilizzando cattivi conduttori di calore. In poche parole, ad esempio, se stai viaggiando in montagna, quando fai una pausa, siediti su un tappeto da turista o su un fagotto di vestiti. Di notte, assicurati di posizionare sotto il sacco a pelo un materassino da viaggio adatto alle condizioni meteorologiche. Oppure, in casi estremi, uno spesso strato di erba secca o aghi di pino. La terra conduce (e quindi “prende”) bene il calore e si raffredda fortemente di notte. In inverno non maneggiare oggetti metallici a mani nude. Utilizzare i guanti. In caso di forti gelate, gli oggetti metallici possono causare congelamento locale.

L'aria secca e il tessuto adiposo sono caratterizzati da una bassa conduttività termica e sono isolanti termici (cattivi conduttori di calore). L'abbigliamento riduce il trasferimento di calore. La perdita di calore è impedita dallo strato di aria ferma che si trova tra gli indumenti e la pelle. Quanto più fine è la cellularità della sua struttura contenente aria, tanto maggiori sono le proprietà di isolamento termico degli indumenti. Ciò spiega le buone proprietà di isolamento termico degli indumenti in lana e pelliccia, che consentono al corpo umano di ridurre la dissipazione del calore attraverso la conduttività termica. La temperatura dell'aria sotto i vestiti raggiunge i 30°C. E, al contrario, il corpo nudo perde calore, poiché l'aria sulla sua superficie cambia costantemente. Pertanto, la temperatura cutanea delle parti nude del corpo è molto inferiore a quella delle parti vestite.

L'aria umida satura di vapore acqueo è caratterizzata da un'elevata conduttività termica. Pertanto, la permanenza di una persona in un ambiente con elevata umidità e bassa temperatura è accompagnata da una maggiore perdita di calore dal corpo. Anche gli indumenti bagnati perdono le loro proprietà isolanti.

4. Convezione:

Convezione- questo è un metodo di trasferimento di calore dal corpo, effettuato trasferendo calore spostando particelle d'aria (acqua). Per dissipare il calore per convezione è necessario un flusso d'aria con una temperatura inferiore a quella della pelle sulla superficie del corpo. In questo caso lo strato d'aria a contatto con la pelle si riscalda, riduce la sua densità, si alza e viene sostituito da aria più fredda e densa. In condizioni in cui la temperatura dell'aria è di 20°C e l'umidità relativa è del 40-60%, il corpo di un adulto dissipa circa il 25-30% del calore nell'ambiente attraverso la conduzione e la convezione del calore (convezione di base). All’aumentare della velocità del flusso d’aria (vento, ventilazione), aumenta significativamente anche l’intensità del trasferimento di calore (convezione forzata).

L'essenza del processo di convezione è la seguente– il nostro corpo riscalda l’aria vicino alla pelle; l'aria riscaldata diventa più leggera dell'aria fredda e sale verso l'alto, e viene sostituita dall'aria fredda, che si riscalda nuovamente, diventa più leggera e viene sostituita dalla porzione successiva di aria fredda. Se l'aria riscaldata non viene catturata con gli indumenti, questo processo sarà infinito. Infatti non sono i nostri vestiti a riscaldarci, ma l’aria che intrappolano.

Quando soffia il vento la situazione peggiora. Il vento trasporta enormi porzioni di aria non riscaldata. Anche quando indossiamo un maglione caldo, il vento non costa nulla per espellere l’aria calda. La stessa cosa accade quando ci muoviamo. Il nostro corpo “sbatte” nell’aria e scorre intorno a noi, comportandosi come il vento. Ciò aumenta anche la perdita di calore.

Quale soluzione? Indossa uno strato antivento: una giacca a vento e pantaloni antivento. Non dimenticare di proteggere il collo e la testa. A causa della circolazione sanguigna attiva nel cervello, il collo e la testa sono le aree più calde del corpo, quindi la perdita di calore da essi è molto ampia. Inoltre, quando fa freddo, è necessario evitare luoghi pieni di spifferi sia durante la guida che quando si sceglie un posto dove passare la notte.

Termoregolazione chimica:

Termoregolazione chimica la generazione di calore viene effettuata a causa di cambiamenti nel livello del metabolismo (processi ossidativi) causati dalla microvibrazione dei muscoli (oscillazioni), che porta ad un cambiamento nella formazione di calore nel corpo.

La fonte di calore nel corpo sono le reazioni esotermiche di ossidazione di proteine, grassi, carboidrati, nonché l'idrolisi dell'ATP (l'adenosina trifosfato è un nucleotide che svolge un ruolo estremamente importante nel metabolismo dell'energia e delle sostanze nel corpo; innanzitutto questo composto è conosciuto come fonte universale di energia per tutti i prodotti bio processi chimici, che si verificano nei sistemi viventi). Durante la divisione nutrienti parte dell'energia rilasciata viene accumulata nell'ATP, parte viene dissipata sotto forma di calore (calore primario - 65-70% dell'energia). Quando si utilizzano legami ad alta energia di molecole di ATP, parte dell'energia viene utilizzata per eseguire lavoro utile e parte viene dissipata (calore secondario). Pertanto, due flussi di calore, primario e secondario, costituiscono la produzione di calore.

La termoregolazione chimica è importante per mantenere costante la temperatura corporea sia in condizioni normali che al variare della temperatura ambiente. Nell'uomo si osserva un aumento della generazione di calore dovuto all'aumento del tasso metabolico, in particolare quando la temperatura ambiente diventa inferiore alla temperatura ottimale o alla zona di comfort. Per una persona che indossa normali abiti leggeri, questa zona è compresa tra 18 e 20°C, e per una persona nuda è 28°C.

La temperatura ottimale in acqua è più alta che in aria. Ciò è dovuto al fatto che l'acqua, che ha un'elevata capacità termica e conduttività termica, raffredda il corpo 14 volte di più dell'aria, quindi in un bagno fresco il metabolismo aumenta significativamente di più rispetto all'esposizione all'aria alla stessa temperatura.

La generazione di calore più intensa nel corpo avviene nei muscoli. Anche se una persona giace immobile, ma con i muscoli tesi, l'intensità dei processi ossidativi e allo stesso tempo la generazione di calore aumenta del 10%. Una piccola attività fisica porta ad un aumento della generazione di calore del 50-80% e un lavoro muscolare pesante del 400-500%.

Anche il fegato e i reni svolgono un ruolo significativo nella termoregolazione chimica. La temperatura del sangue nella vena epatica è superiore alla temperatura del sangue arteria epatica, che indica un'intensa generazione di calore in questo organo. Quando il corpo si raffredda, aumenta la produzione di calore nel fegato.

Se è necessario aumentare la produzione di calore, oltre alla possibilità di ricevere calore dall'esterno, l'organismo utilizza meccanismi che aumentano la produzione di energia termica. Tali meccanismi includono contrattile E termogenesi non contrattile.

1. Termogenesi contrattile.

Questo tipo di termoregolazione funziona se abbiamo freddo e abbiamo bisogno di alzare la temperatura corporea. Questo metodo consiste in contrazione muscolare. Quando i muscoli si contraggono, aumenta l'idrolisi dell'ATP, quindi aumenta il flusso di calore secondario utilizzato per riscaldare il corpo.

L'attività volontaria del sistema muscolare avviene principalmente sotto l'influenza della corteccia emisferi cerebrali. In questo caso è possibile un aumento della produzione di calore di 3-5 volte rispetto al valore del metabolismo basale.

Di solito, quando la temperatura ambiente e la temperatura del sangue diminuiscono, la prima reazione è aumento del tono termoregolatorio(i peli sul corpo “si rizzano”, appare la “pelle d'oca”). Dal punto di vista della meccanica della contrazione, questo tono è una microvibrazione e permette di aumentare la produzione di calore del 25-40% linea di base. Di solito i muscoli del collo, della testa, del busto e degli arti prendono parte alla creazione del tono.

Con un'ipotermia più significativa, il tono termoregolatore si trasforma in tipo speciale contrazioni muscolari - tremori muscolari freddi, in cui i muscoli non svolgono un lavoro utile e la loro contrazione è finalizzata esclusivamente alla generazione di calore. I brividi di freddo sono un'attività ritmica involontaria dei muscoli situati superficialmente, a seguito della quale aumentano significativamente i processi metabolici del corpo, il consumo di ossigeno e carboidrati. aumenta tessuto muscolare, che comporta un aumento della produzione di calore. Il tremore inizia spesso nei muscoli del collo e del viso. Ciò è spiegato dal fatto che, prima di tutto, deve aumentare la temperatura del sangue che affluisce al cervello. Si ritiene che la produzione di calore durante i brividi di freddo sia 2-3 volte superiore rispetto all'attività muscolare volontaria.

Il meccanismo descritto funziona a livello riflesso, senza la partecipazione della nostra coscienza. Ma puoi anche aumentare la temperatura corporea con cosciente attività motoria . Facendo attività fisica potere diverso la produzione di calore aumenta di 5-15 volte rispetto al livello di riposo. Durante i primi 15-30 minuti di funzionamento prolungato, la temperatura interna aumenta abbastanza rapidamente fino a un livello relativamente stazionario, per poi rimanere a questo livello o continuare a salire lentamente.

2. Termogenesi non contrattile:

Questo tipo di termoregolazione può portare sia ad un aumento che ad una diminuzione della temperatura corporea. Si effettua accelerando o rallentando i processi metabolici catabolici (ossidazione acidi grassi). E questo, a sua volta, porterà ad una diminuzione o ad un aumento della produzione di calore. A causa di questo tipo di termogenesi, il livello di produzione di calore in una persona può aumentare 3 volte rispetto al livello del metabolismo basale.

La regolazione dei processi di termogenesi non contrattile viene effettuata attivando il sistema nervoso simpatico, la produzione di ormoni tiroidei e il midollo surrenale.

E. Controllo della termoregolazione.

Ipotalamo.

Il sistema di termoregolazione è costituito da una serie di elementi con funzioni correlate. Le informazioni sulla temperatura provengono dai termorecettori e viaggiano al cervello attraverso il sistema nervoso.

Svolge un ruolo importante nella termoregolazione ipotalamo. Contiene i principali centri di termoregolazione, che coordinano numerosi e processi complessi, garantendo il mantenimento della temperatura corporea ad un livello costante.

Ipotalamoè una piccola area del diencefalo che comprende gran numero gruppi di cellule (oltre 30 nuclei) che regolano l'attività neuroendocrina del cervello e l'omeostasi (la capacità di mantenere la costanza del suo stato interno) del corpo. L'ipotalamo è collegato tramite vie nervose a quasi tutte le parti del sistema nervoso centrale, compresa la corteccia, l'ippocampo, l'amigdala, il cervelletto, il tronco cerebrale e midollo spinale. Insieme alla ghiandola pituitaria, l'ipotalamo forma il sistema ipotalamo-ipofisario, in cui l'ipotalamo controlla il rilascio degli ormoni ipofisari e costituisce il collegamento centrale tra il sistema nervoso e quello ipofisario. sistema endocrino. Secerne ormoni e neuropeptidi e regola funzioni come la fame e la sete, la termoregolazione corporea, il comportamento sessuale, il sonno e la veglia (ritmi circadiani). Ricerca anni recenti mostrano che l'ipotalamo svolge anche un ruolo importante nella regolazione delle funzioni superiori, come la memoria e lo stato emotivo, e quindi partecipa alla formazione di vari aspetti del comportamento.

La distruzione dei centri ipotalamici o l'interruzione delle connessioni nervose porta alla perdita della capacità di regolare la temperatura corporea.

L'ipotalamo anteriore contiene neuroni che controllano i processi di trasferimento del calore.(forniscono termoregolazione fisica - vasocostrizione, sudorazione). Quando i neuroni dell'ipotalamo anteriore vengono distrutti, il corpo non tollera alte temperature, ma rimane l'attività fisiologica in condizioni di freddo.

I neuroni dell'ipotalamo posteriore controllano i processi di generazione del calore(forniscono la termoregolazione chimica - aumento della generazione di calore, tremori muscolari). Se sono danneggiati, la capacità di aumentare lo scambio energetico è compromessa, quindi il corpo non tollera bene il freddo.

Le cellule nervose termosensibili della regione preottica dell'ipotalamo “misurano” direttamente la temperatura del sangue arterioso che scorre attraverso il cervello e sono altamente sensibili ai cambiamenti di temperatura (sono in grado di distinguere una differenza nella temperatura del sangue di 0,011 ° C). Il rapporto tra neuroni sensibili al freddo e al calore nell’ipotalamo è 1:6, quindi i termorecettori centrali vengono attivati ​​preferenzialmente quando la temperatura del “nucleo” del corpo umano aumenta.

Sulla base dell'analisi e dell'integrazione delle informazioni sulla temperatura del sangue e dei tessuti periferici, il valore medio (integrato) della temperatura corporea viene continuamente determinato nella regione preottica dell'ipotalamo. Questi dati vengono trasmessi tramite interneuroni nel gruppo di neuroni dell'ipotalamo anteriore, che fissano un certo livello di temperatura corporea nel corpo - il "set point" della termoregolazione. In base all’analisi e al confronto della temperatura corporea media e della temperatura di set point da regolare, i meccanismi di “set point”, attraverso i neuroni effettori dell’ipotalamo posteriore, influenzano i processi di scambio termico o di produzione di calore per riportare la temperatura effettiva e impostare la temperatura in corrispondenza.

Pertanto, grazie alla funzione del centro di termoregolazione, si stabilisce un equilibrio tra produzione di calore e trasferimento di calore, che consente di mantenere la temperatura corporea entro limiti ottimali per le funzioni vitali dell’organismo.

Sistema endocrino.

L'ipotalamo controlla i processi di produzione e trasferimento del calore, inviando impulsi nervosi alle ghiandole endocrine, principalmente alla tiroide, e alle ghiandole surrenali.

Partecipazione ghiandola tiroidea nella termoregolazione è dovuto al fatto che l'influenza della bassa temperatura porta ad un aumento del rilascio dei suoi ormoni (tiroxina, triiodotironina), che accelerano il metabolismo e, di conseguenza, la formazione di calore.

Ruolo ghiandole surrenaliè associato al rilascio nel sangue di catecolamine (adrenalina, norepinefrina, dopamina) che, aumentando o diminuendo i processi ossidativi nei tessuti (ad esempio i muscoli), aumentano o diminuiscono la produzione di calore e restringono o allargano i vasi cutanei, modificandone il livello del trasferimento di calore.

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 del diencefalo) e la formazione reticolare, interagendo con la corteccia cerebrale e inviando impulsi ai muscoli lungo le fibre simpatiche, fornire un equilibrio ottimale tra i processi di generazione del calore e di trasferimento del 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 pericolosi disturbi delle funzioni vitali e in alcuni casi a 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.

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 di una persona che si trova in condizioni normali a riposo è espresso dalle seguenti cifre: 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 vestita leggermente e circa 24 °C per una persona in abbigliamento invernale).

20 Ventilazione industriale. Tipi di ventilazione.

Ventilazione- ricambio d'aria regolabile nell'ambiente. I sistemi di ventilazione sono progettati per fornire la pulizia, la temperatura, l'umidità e la mobilità dell'aria necessarie. Vengono chiamati sistemi di ventilazione complessi che forniscono il ricambio d'aria su scala industriale sistemi di ventilazione industriale, in caso di ventilazione in ambienti piccoli, utilizzare sistemi di ventilazione domestica. A seconda dello scopo e del principio di organizzazione dello scambio d'aria, si distinguono i seguenti tipi di ventilazione: ventilazione naturale- ventilazione, creando il ricambio d'aria necessario: - dovuto al vento; - a causa della differenza di peso specifico dell'aria calda all'interno della stanza e dell'aria più fredda all'esterno; ventilazione meccanica- ventilazione, in cui l'aria viene spostata mediante elettroventilatori; A fornire ventilazioneè prevista solo la fornitura aria pulita nell'ambiente, l'aria viene espulsa attraverso l'apertura delle porte, le perdite nelle recinzioni e la conseguente sovrappressione; ventilazione di scarico progettato per rimuovere l'aria da una stanza ventilata e creare un vuoto al suo interno, grazie al quale l'aria dall'esterno e dalle stanze vicine può entrare in questa stanza attraverso perdite nelle recinzioni e nelle porte; ventilazione di mandata e di scarico fornisce l'apporto d'aria simultaneo alla stanza e la sua rimozione organizzata; ventilazione locale- un tipo di ventilazione in cui l'aria viene fornita in determinati luoghi (ventilazione di fornitura locale) e l'aria contaminata viene rimossa solo dai luoghi in cui si formano emissioni nocive (ventilazione di scarico locale); ventilazione generale- ventilazione in cui lo scambio d'aria avviene in tutto l'ambiente. Questo tipo di ventilazione viene utilizzato quando le emissioni di fattori nocivi sono insignificanti e distribuite uniformemente in tutto il volume della stanza.

21

Illuminazione industriale. Classificazione dell'illuminazione industriale. La classificazione dell'illuminazione industriale è mostrata nella Figura 20.1. L'illuminazione naturale è molto vantaggiosa sia per gli organi visivi che per il corpo umano nel suo insieme. Se l'illuminazione naturale è insufficiente, viene utilizzata l'illuminazione artificiale o combinata.

L'illuminazione naturale dei locali industriali attraverso aperture di luce nelle pareti esterne (finestre) è chiamata laterale, attraverso aperture di luce nel soffitto degli edifici (lanterne) - in alto, e attraverso finestre e lanterne contemporaneamente - combinate.

Riso. 20.1. Tipologie di illuminazione industriale

Se la distanza dalle finestre ai luoghi di lavoro più lontani da esse è inferiore a 12 m, viene fornita un'illuminazione laterale unidirezionale; se la distanza è maggiore, viene fornita un'illuminazione laterale bidirezionale;

La maggior parte dei locali industriali è dotata di sistemi di illuminazione artificiale generale, quando le lampade si trovano nella zona superiore (soffitto). Se la distanza tra le lampade è la stessa, l'illuminazione è considerata uniforme; quando le lampade sono poste più vicine all'apparecchiatura, è considerata localizzata.

Si parla di illuminazione artificiale combinata quando all'illuminazione generale si aggiunge l'illuminazione locale. Per illuminazione locale si intende l'illuminazione in cui il flusso luminoso delle lampade è concentrato direttamente sul posto di lavoro. In conformità con i codici e i regolamenti edilizi (SNiP), non è consentito l'uso di una sola illuminazione locale negli stabilimenti industriali.

L'illuminazione di lavoro è installata in tutti i locali e le aree per garantire il normale lavoro e il passaggio delle persone e del traffico in assenza o insufficiente luce naturale.

L'illuminazione di emergenza è necessaria per continuare il lavoro in caso di spegnimento improvviso dell'illuminazione di lavoro, che può causare l'interruzione della manutenzione delle apparecchiature o di un processo tecnologico continuo, incendio, esplosione, avvelenamento di persone, lesioni in luoghi affollati, ecc. Illuminazione di lavoro più bassa superfici che necessitano di manutenzione in modalità di emergenza, deve essere almeno il 5% dell'illuminamento normalizzato per l'illuminazione di lavoro con un sistema di illuminazione generale, ma non inferiore a 2 lux all'interno degli edifici e 1 lux nelle aree aperte.

La persona incaricata è l'illuminazione degli impianti di produzione durante le ore non lavorative.

L'illuminazione artificiale realizzata lungo i confini delle aree protette di notte è denominata illuminazione di sicurezza.

L'illuminazione di evacuazione è installata nei luoghi pericolosi per il passaggio delle persone, nonché nei passaggi principali e sulle scale utilizzate per l'evacuazione delle persone dagli edifici industriali con più di 50 dipendenti, in locali di produzione con persone che lavorano costantemente al loro interno, dove l'uscita delle persone dai locali quando l'illuminazione di lavoro si spegne improvvisamente è associata al pericolo di lesioni dovute alla prosecuzione del lavoro attrezzatura di produzione, nonché negli stabilimenti industriali con più di 50 dipendenti, indipendentemente dal grado di rischio di infortuni. L'illuminazione di evacuazione dovrebbe fornire un'illuminazione minima dei passaggi principali e sui gradini delle scale: nelle stanze 0,5 lux, nelle aree aperte 0,2 lux Requisiti sanitari e igienici per l'illuminazione industriale: composizione spettrale ottimale vicina a quella solare; rispetto dell’illuminazione nei luoghi di lavoro valori standard; uniformità di illuminazione e luminosità della superficie di lavoro, anche nel tempo; assenza di ombre nette sul piano di lavoro e lucentezza di oggetti all'interno dell'area di lavoro; direzione ottimale del flusso luminoso, contribuendo a migliorare il riconoscimento del rilievo degli elementi superficiali.