Зависимость выдыхаемого воздуха от температуры вдыхаемого

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒

Температура окружающего воздуха_,t_В, ^оС	Температура выдыхаемого воздуха, ^оС

26 и выше	35 - 37
10 - 25	32 - 35
Ниже 10	27 - 32

Система терморегуляции организма человека

(физическая и химическая)

Терморегуляция – совокупность физиологических процессов, поддерживающих внутреннюю температуру тела на постоянном уровне.

Температура органов и тканей, как и всего организма в целом, зависит от интенсивности образования тепла и от величины теплопотерь.

Теплообразование зависит от интенсивности химических реакций обмена веществ, рост которого при охлаждении тела обеспечивается химической терморегуляцией, которая осуществляется изменением интенсивности окислительных процессов, вызванных микровибрацией мышц (сокращениями). Химическая терморегуляция имеет важное значение для поддержания постоянства температуры тела, как в нормальных условиях, так и при изменении температуры окружающей среды.

У человека усиление теплообразования вследствие увеличения интенсивности обмена веществ отмечается, в частности, тогда, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры или зоны комфорта. При обычной легкой одежде эта зона находится в пределах 18-20 ^оС, а для обнаженного человека 28 ^оС [3].

Монотонный микроклимат – это микроклимат на рабочем месте (рабочей зоне), параметры которого на протяжении рабочей смены, за исключением периодов перерывов в работе, находятся в пределах одного класса.

К увеличению теплообразования ведет небольшая двигательная активность (на 50 – 80 %), а тяжелая мышечная работа - на 400 – 500 %.

Физическая терморегуляция регулирует отдачу тепла организмом посредством физических процессов – теплопроводности, конвекции, излучения и испарения. О существляется изменением температуры кожи, благодаря расширению (сужению) кожных сосудов, изменению интенсивности потоотделения и дыхания, являющихся реакцией на изменение температуры внешней среды, влажности воздуха и других факторов.

На холоде кровеносные сосуды кожи сужаются; большое количество крови поступает в сосуды брюшной полости и тем самым ограничивается теплоотдача. Поверхностные слои кожи, получая меньшее количество теплой крови, излучают меньше тепла – теплоотдача уменьшается.

Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в организме (> 0, 87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и (или) «оболочки» тела. Температура «ядра» и «оболочки» тела – соответственно температура глубоких и поверхностных слоев тканей организма.

При повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются, количество циркулирующей в них крови увеличивается. Это способствует теплоотдаче посредством радиации и конвекции [3].

Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата (температура и влажность воздуха, скорость движения воздуха, тепловое излучение), при котором происходит нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (> 0, 87 кДж/кг) и (или) увеличении доли потерь тепла испарением пота (> 30 %) в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных теплоощущений.

Терморегуляция происходит рефлекторно благодаря раздражению температурных рецепторов кожи и слизистых оболочек, возникновению нервных импульсов, возбуждающих нервные центры.

Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей, т.к. воздух – плохой проводник тепла. Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем более мелкозерниста ее структура, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и шелковой одежды. Температура воздуха под одеждой достигает 30 ^оС. Наоборот, обнаженное тело теряет тепло, потому что температура воздуха у его поверхности все время сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей тела намного ниже, чем одетых.

Для поддержания постоянства температуры тела существенное значение имеет потоотделение. В летние месяцы температура окружающего воздуха в средних широтах нередко равна температуре тела человека. Это означает, что организм человека, живущего в этих условиях, не может отдавать образующееся в нем самом тепло путем радиации и конвекции. Единственным путем для отдачи тепла остается испарение воды. При среднем теплообразовании в сутки 10 048 – 11723 кДж (2400 – 2800) и расходе на испарение 1 г воды с поверхности тела 2, 43 кДж (0, 58 ккал), для поддержания температуры тела человека на постоянном уровне необходимо испарение 4, 5 л воды. При очень тяжелой работе выделение пота у рабочих горячих цехов может составить 12 л за день [3].

Непроницаемая для воздуха одежда препятствует испарению пота: слой воздуха между одеждой и телом быстро насыщается парами и дальнейшее испарение пота прекращается.

Таким образом, постоянство температуры тела поддерживается путем совместного действия, с одной стороны, механизмов, регулирующих интенсивность обмена веществ и зависящее от него теплообразование (химическая регуляция тепла), а, с другой, - механизмов, регулирующих теплоотдачу (физическая терморегуляция тепла).

Уравнение теплового баланса организма с окружающей средой

Основное назначение одежды – это защита организма человека от неблагоприятных воздействий внешней среды (ветер, туман, дождь и др.), а также обеспечение теплового комфорта, который является условием нормальной жизнедеятельности человека. Необходимым условием сохранения длительного теплового комфорта является поддержание теплового баланса.

Тепловой баланс достигается путем терморегуляции организма и применением требуемой для данных условий одежды с искусственно регулируемым микроклиматом пододежного воздуха, характеризуемого температурой и влажностью.

Основным показателем теплового комфорта человека является средневзвешенная температура поверхности тела (кожи). При этом учитывается, что пододежное пространство систематически вентилируется в связи с выделением кожи человека испарений, влаги и углекислоты, которые должны удаляться.

В процессе постоянного обмена веществ в организме человека в результате распада сложных химических соединений освобождается энергия. Она превращается в тепловую, электрическую и механическую энергии и обеспечивает протекание всех форм деятельности организма. Исходя из первого и второго законов термодинамики, тепловой баланс организма человека в общем виде может быть описан уравнением:

Q_Т.П + Q_Т.Н. = Q_РАД + Q_КОНВ + Q_КОНД + Q_ИСП.Д + Q_{ИСП.ДЫХ} +

+ Q_ИСП.П + Q_ДЫХ.Н ± Δ Q_Т.С,

где Q_Т.П – теплопродукция человека, Вт;

Q_Т.Н – внешняя тепловая нагрузка (например, вследствие солнечной радиации), Вт;

Q_РАД – потери тепла радиацией, Вт;

Q_КОНВ – потери тепла конвекцией, Вт;

Q_КОНД - потери тепла кондукцией, Вт;

Q_ИСП.Д – потери тепла испарением диффузионной влаги с поверхности кожи, Вт;

Q_{ИСП.ДЫХ} – потери тепла испарением влаги с верхних дыхательных путей, Вт;

Q_ИСП.П - потери тепла испарением выделяемого пота, Вт;

Q_ДЫХ.Н – потери тепла вследствие нагревания вдыхаемого воздуха, Вт;

Δ Q_Т.С – изменение теплосодержания организма относительно его комфортного уровня (дефицит или накопление тепла в организме), Вт.

Для проектирования одежды важным является то, что человек может испытывать комфортное ощущение и при некотором нарушении теплового равновесия. Это результат существования «резерва» тепла организма человека, который используется им в случае охлаждения (1272 – 2448 ккал) и находится во внешних слоях тканей организма, на глубине 2 - 3 см от кожи. Величина его зависит от веса человека и температуры тела:

Δ Q_Т.С = С ^. Р ^. (0, 7t_Т + t_К),

где С – удельная теплоемкость тела человека, равная в среднем 0, 83 ккал/кг·град;

Р – масса тела человека, кг;

t_Т – температура тела ^оС;

t_К – температура кожи, ^оС.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 Следующая ⇒