ما هي كمية الحرارة المتولدة في الجسم عند... آلية تنظيم الحرارة في جسم الإنسان. الأجهزة الطبية لقياس درجة حرارة الجسم

تسمى مجموعة الآليات الفسيولوجية التي تنظم درجة حرارة الجسم بنظام التنظيم الحراري الفسيولوجي.
تكوين الحرارة في الجسم. تتشكل الحرارة في الجسم نتيجة أكسدة العناصر الغذائية أثناء تحلل البروتينات والدهون والكربوهيدرات. يتم إطلاق الطاقة التي كانت مخبأة فيها سابقًا واستهلاكها وإعادتها في النهاية إلى الجسم على شكل حرارة.
المكان الذي يحدث فيه إنتاج الحرارة بشكل رئيسي هو العضلات. تحدث هذه العملية حتى عندما يكون الشخص في حالة راحة تامة. تساهم حركات العضلات البسيطة بالفعل في زيادة تكوين الحرارة، وعند المشي يزيد مقدارها بنسبة 60-80٪. أثناء عمل العضلات، يزيد توليد الحرارة 4-5 مرات. بالإضافة إلى العضلات الهيكلية، يحدث توليد الحرارة في المعدة والأمعاء والكبد والكلى والأعضاء الأخرى.
ويصاحب تكوين الحرارة في الجسم إطلاقها. ويفقد الجسم قدر ما يولده من حرارة، وإلا فإن الشخص يموت خلال ساعات قليلة.
تسمى هذه العمليات المعقدة لتنظيم تكوين وإطلاق الحرارة من قبل الجسم بالتنظيم الحراري ويتم تنفيذها بواسطة عدد من الآليات التكيفية التي سننظر فيها الآن.
تنظيم توليد الحرارة ونقل الحرارة. تظل درجة حرارة الجسم ثابتة بسبب حقيقة أن تكوين الحرارة وإطلاقها يتم تنظيمهما في الجسم.
يستهلك الجسم الحرارة بطرق مختلفة. الطريقة الرئيسية لنقل الحرارة هي فقدان الحرارة عن طريق التوصيل، أي تسخين الهواء المحيط والإشعاع؛ بالإضافة إلى ذلك، يتم استهلاك الحرارة مع هواء الزفير، لتبخر العرق، وما إلى ذلك.
وبالتالي، تظل درجة حرارة جسم الإنسان ثابتة بسبب حقيقة أنه، من ناحية، يتم تنظيم شدة العمليات المؤكسدة، أي تكوين الحرارة، ومن ناحية أخرى، شدة وحجم نقل الحرارة. تسمى هاتان الطريقتان للتنظيم بالتنظيم الحراري الكيميائي والفيزيائي.
يُفهم التنظيم الحراري الكيميائي على أنه تغير في معدل الأيض تحت تأثير البيئة. هناك علاقة معينة بين درجة حرارة الهواء والتمثيل الغذائي في الجسم. وبالتالي، مع انخفاض درجة حرارة الهواء، يزداد تكوين الحرارة في الجسم.
يتم توليد معظم الحرارة في العضلات. في البرد، ترتعش العضلات. عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة، يتم تهيج مستقبلات الجلد التي تدرك تحفيز درجة الحرارة: ينشأ فيها الإثارة، والتي تذهب إلى الجهاز العصبي المركزي ومن هناك إلى العضلات، مما يؤدي إلى تقلصها. وبالتالي، فإن الارتعاش والقشعريرة التي نشعر بها خلال موسم البرد أو في غرفة باردة هي أفعال انعكاسية تساهم في زيادة التمثيل الغذائي، وبالتالي زيادة إنتاج الحرارة. تحدث زيادة التمثيل الغذائي تحت تأثير البرد، حتى في حالة عدم وجود حركة عضلية.
يتم أيضًا توليد كمية كبيرة من الحرارة في أعضاء البطن - في الكبد والكلى. ويمكن ملاحظة ذلك عن طريق قياس درجة حرارة الدم المتدفق من وإلى الكبد. وتبين أن درجة حرارة الدم المتدفق أعلى من درجة حرارة الدم المتدفق. وبالتالي، أصبح الدم أكثر دفئًا أثناء تدفقه عبر الكبد.
مع ارتفاع درجة حرارة الهواء، ينخفض ​​توليد الحرارة في الجسم.
التنظيم الحراري الجسدي. عندما تزيد أو تنخفض درجة الحرارة المحيطة، لا يحدث تغير في عمليات الأكسدة فقط، أي توليد الحرارة، ولكن أيضًا نقل الحرارة، وعندما تنخفض درجة الحرارة، ينخفض ​​نقل الحرارة، وعندما يزيد، يزداد.
يُطلق الجسم الحرارة بشكل رئيسي من خلال التوصيل والإشعاع، وبعضها فقط من خلال طرق أخرى. وبالتالي فإن نقل الحرارة عن طريق التوصيل هو 31٪ من إجمالي الحرارة المتولدة في الجسم، عن طريق الإشعاع - 44٪، مع تبخر الماء عن طريق الجلد، يتم فقد 10٪، مع تبخر الماء عن طريق الرئتين - 12٪، يتم إنفاق 3٪ من الحرارة على تسخين الهواء المستنشق وإخراج البول والبراز.
من خلال التوصيل، يفقد الجسم الحرارة عن طريق تسخين الهواء المحيط والأشياء التي يتلامس معها. طريقة أخرى لنقل الحرارة هي الإشعاع الحراري. هذا يحدث
تسخين الأجسام الموجودة على مسافة ما من الجسم.
كيف يحدث التغير في انتقال الحرارة؟ يلعب توسع وتقلص الأوعية الدموية في الجلد دورًا رئيسيًا في نقل الحرارة. يعلم الجميع أنه في الهواء البارد المتجمد يتحول لون جلد الإنسان إلى شاحب، وعندما يسخن الهواء ويصبح ساخنًا يتحول إلى اللون الأحمر.
يرجع التغير في لون الجلد إلى حقيقة أنه تحت تأثير البرد، تضيق الأوعية الدموية، وخاصة الشرايين. ونتيجة لذلك، ينخفض ​​تدفق الدم إلى سطح الجسم، وبالتالي يقل انتقال الحرارة بالتوصيل والإشعاع.
تحت تأثير الحرارة، تتوسع الأوعية الدموية في الجلد، ويتدفق الدم بكثرة إلى سطح الجسم، مما يعزز توصيل الحرارة وإشعاعها. وبهذه الطريقة، يتم إطلاق الحرارة في البيئة فقط عندما تكون درجة حرارة الهواء أقل من درجة حرارة الجسم. كلما كان الفرق بين درجة حرارة الجلد ودرجة حرارة الهواء أصغر، قلّت الحرارة المنبعثة في البيئة. في هذه الحالة، يلعب التعرق دورًا مهمًا. عندما يتبخر 1 جرام من العرق، يتم فقدان 0.58 سعرة حرارية. وبما أن التعرق والتبخر يحدثان بشكل مستمر عند أي درجة حرارة، فإن عدد السعرات الحرارية التي يفقدها الشخص يعتمد على شدة التعرق. في درجات الحرارة المتوسطة، يفقد الشخص حوالي 800 مل من العرق يوميًا. فقدان هذه الكمية من العرق يستهلك 450-500 سعرة حرارية. ومع ارتفاع درجة الحرارة يزداد إنتاج العرق ويصل أحياناً إلى عدة لترات.
يتم إنتاج أكبر كمية من العرق في الحالات التي تكون فيها درجة حرارة الهواء مساوية أو أعلى من درجة حرارة الجسم. في ظل هذه الظروف، يكون انتقال الحرارة بالإشعاع مستحيلا، وبالتالي يتم استهلاكها بشكل رئيسي عن طريق التعرق.
في البلدان الحارة أو الغرف الساخنة، حيث تبلغ درجة حرارة الهواء 37 درجة مئوية أو أعلى قليلاً، يتم إطلاق الحرارة فقط عن طريق التبخر. وفي الوقت نفسه، ينتج الشخص ما يصل إلى 4.5 لترًا من العرق خلال النهار، مما يوفر عائدًا قدره 2400-2800 سعرة حرارية.
يتم فقدان كمية كبيرة من العرق أثناء العمل البدني، ويحدث هذا في أي درجة حرارة. تشير التقديرات إلى أنه أثناء العمل الشاق بشكل خاص، يفقد الشخص ما يصل إلى 9 لترات من العرق يوميًا، وبالتالي يتخلى عن ما يصل إلى 5000 سعرة حرارية من خلال التبخر.
يعتمد التعرق إلى حد كبير على تشبع الهواء ببخار الماء. في ظل ظروف درجات الحرارة المتساوية، يتم ضمان تبخر أكبر للعرق، وبالتالي فقدان أكبر للحرارة، في ظل ظروف انخفاض محتوى بخار الماء في الهواء. ولذلك، يمكن تحمل الحرارة بسهولة في الأماكن التي يكون فيها الهواء أكثر جفافاً.
يتم منع تبخر العرق عن طريق الملابس غير النفاذة (المطاط، البدلة المضادة للحساسية، وما إلى ذلك). ويتعرق الشخص الذي يرتدي مثل هذه الملابس حتى في البرد، إذ تتكون حوله طبقة ثابتة من الهواء لا تتجدد بسبب قلة التهوية. هذه الطبقة من الهواء مشبعة بالبخار، مما يمنع المزيد من تبخر العرق. ولذلك فإن البقاء في هذه البدلات لفترة طويلة أمر مستحيل، لأنها تسبب ارتفاعا في درجة حرارة الجسم.
في البلدان الحارة وورش العمل الحارة وأثناء الرحلات الطويلة يفقد الإنسان كمية كبيرة من العرق. يظهر العطش ولكن الماء لا يطفئه. بل على العكس، كلما زاد شرب الإنسان للماء، زاد تعرقه وزاد عطشه.
في نفس الوقت الذي يتم فيه فقدان العرق، يتم فقدان الأملاح، لذلك هناك حاجة لتعويض ليس فقط فقدان الماء، ولكن أيضًا فقدان الأملاح. ولهذا الغرض، يضاف 0.5% من ملح الطعام إلى مياه الشرب. يتم توفير هذه المياه المملحة قليلاً في المتاجر الساخنة وأثناء الرحلات الطويلة وما إلى ذلك. فهي تروي العطش وتحسن الصحة.
يلعب التنفس دورًا في نقل الحرارة. يتم إنفاق الحرارة على تبخر الماء عن طريق الرئتين وجزئيًا على تدفئة الهواء المستنشق. في البرد، يحدث تباطؤ منعكس في التنفس، وفي درجات الحرارة المرتفعة، يصبح التنفس أكثر تواترا، ويحدث ما يسمى بضيق التنفس الحراري.
من أجل نقل أفضل للحرارة، فإن دوران الهواء له أهمية كبيرة. عندما يتحرك الهواء، لا يتم إنشاء طبقة ثابتة من الهواء الساخن والمشبع بالبخار بالقرب من الجسم. هذه هي أهمية المراوح والتهوية وما إلى ذلك. فالملابس تخلق طبقة ثابتة من الهواء وبالتالي تعيق انتقال الحرارة.
الدهون تحت الجلد تمنع انتقال الحرارة. كلما زادت سماكة طبقة الدهون، كلما كان أداءها أسوأ. ولذلك، فإن الأشخاص الذين لديهم طبقة سميكة من الدهون في الأنسجة تحت الجلد يتحملون البرد بسهولة أكبر من الأشخاص النحيفين.
درجة حرارة جسم الإنسان ثابتة. يتم قياسه في الإبط أو المستقيم (عند الرضع). يتراوح متوسط ​​درجة الحرارة في الإبط من 36.5 إلى 36.9 درجة مئوية، وفي المستقيم - أعلى قليلاً (37.2-37.5 درجة مئوية). تكون درجة حرارة الأعضاء الداخلية أعلى من متوسط ​​درجة حرارة الجسم، فمثلاً درجة حرارة الكبد هي 38-38.5 درجة مئوية. تتقلب درجة حرارة جسم الإنسان على مدار اليوم. الحد الأدنى هو 3-4 ساعات
ليلاً، ثم يرتفع تدريجياً ليصل إلى أعلى نقطة له عند الساعة 16:00، ثم يبدأ في الانخفاض مرة أخرى. تحدث تقلبات درجات الحرارة ضمن 0.5 درجة مئوية من القيمة المتوسطة.
يمكن أن ترتفع درجة حرارة الجسم بشكل حاد أثناء العمل العضلي وتصل إلى 38-39 درجة مئوية أو حتى 40 درجة مئوية. وبعد توقف العمل، ينخفض ​​بسرعة ويصل إلى قيمة طبيعية.
يتم الحفاظ على ثبات درجة حرارة الجسم من خلال الآليتين الموصوفتين بالفعل: التنظيم الحراري الكيميائي والفيزيائي. ومع ذلك، فإن قدرات جسم الإنسان محدودة، وفي بعض الظروف تكون هذه الآليات غير كافية. ثم يتم انتهاك ثبات درجة الحرارة ويتم ملاحظة زيادتها أو نقصانها. ارتفاع درجة الحرارة فوق المعدل الطبيعي يسمى الحمى. قد تحدث الحمى بسبب زيادة إنتاج الحرارة دون تغيرات في نقل الحرارة، أو على العكس من ذلك، يبقى توليد الحرارة دون تغيير، ويتناقص نقل الحرارة.
يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى 32-33 درجة مئوية، وكذلك ارتفاعها عن 42-43 درجة مئوية، إلى الوفاة.
مراكز التنظيم الحراري. يقع مركز التنظيم الحراري، المسمى بالمركز الحراري، في الدماغ البيني. يتم تحديد نشاطها من خلال عاملين: درجة حرارة الدم والتأثيرات المنعكسة. إذا ارتفعت درجة حرارة الدم الذي يغسل الدماغ البيني، فإن مركز التنظيم الحراري يكون متحمسًا، وتحدث تغيرات في نشاط الجسم تساهم في انخفاضه. عندما تنخفض درجة حرارة الدم، يتفاعل مركز توليد الحرارة بطريقة تزيد من شدة العمليات التي تساهم في زيادة درجة الحرارة.
طريقة أخرى للإثارة هي التأثيرات المنعكسة. عند التعرض لتقلبات درجات الحرارة على جلد الإنسان، يحدث الإثارة في المستقبلات التي تدخل المركز الحراري. ومن هناك، تذهب النبضات إلى الأعضاء المرتبطة بتوليد الحرارة (العضلات والكبد وغيرها) ونقل الحرارة، وتسبب تغييرًا في نشاطها. تنتقل الإثارة من مراكز التنظيم الحراري إلى أعضاء إنتاج الحرارة ونقل الحرارة عبر الجهاز العصبي الودي.
تلعب القشرة الدماغية دورًا مهمًا للغاية في التنظيم الحراري. في ظل الظروف العادية، تكون عملية توليد الحرارة ونقل الحرارة تحت تأثيرها.
درجة الحرارة الحرارية للشخص في الهواء عادة ما تكون +19 درجة مئوية، في الماء - +34 درجة مئوية. في مثل هذه درجات الحرارة، لا يتم تشغيل نظام التنظيم الحراري.
للحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة عند 36.6 درجة مئوية، يحتاج الشخص إلى إنفاق 200 سعرة حرارية في اليوم.
يؤدي انخفاض درجة حرارة الجسم حتى بمقدار 0.1 درجة إلى انخفاض المناعة.
عادة ما تكون نوبات البرد في الطبيعة حادة جدًا. من أجل تحمل "المفاجآت" المناخية بأمان، يجب على الشخص أن يصلب نفسه.
كما تعلمون، هناك ثلاثة مستويات لرد فعل الجسم لمحفزات مختلفة القوة: التدريب والتنشيط والإجهاد. البرد الشديد يعني التوتر، بما في ذلك الضغط النفسي. إذا كنت خائفًا من انخفاض حرارة الجسم مقدمًا، فتجمد وتجمع قبل وقت طويل من الخروج في البرد، فأنت بحاجة ماسة إلى تقوية ليس فقط جسمك، ولكن أيضًا أعصابك. أظهرت تجربة البقاء على قيد الحياة أن الناس يموتون، كقاعدة عامة، ليس من البرد، ولكن من الخوف منه.
إن الحالة المزاجية للتصلب تضع على الشخص مهمة استراتيجية: تكوين صداقات مع البرد مدى الحياة. تتيح لك "حدود المتعة" حل مشكلة تكتيكية: جرعة باردة أو دافئة. إذا كانت الإستراتيجية تشجع على التصلب، فإن التكتيكات تتحكم في الحمل أثناء التصلب. علاوة على ذلك، فهو يفعل ذلك وفقًا للخصائص الفسيولوجية الفردية للجسم وبالطبع مع مراعاة الظروف المناخية المحددة.
إن الحاجة إلى الموقف النفسي تجاه التصلب والاهتمام به هو المبدأ الأكثر أهمية. يجب أن لا تضيع الوقت في ذلك.
جوهر التصلب هو تدريب عمليات التنظيم الحراري، والتي تشمل إنتاج الحرارة ونقل الحرارة. يحفز التبريد، من ناحية، زيادة إنتاج الحرارة في الجسم، ومن ناحية أخرى، الرغبة في الحفاظ عليها وعدم التخلص منها. يعلم التدريب الجسم الاستجابة بوضوح للبرد، والاستجابة بسرعة وفعالية لدرجات الحرارة البيئية المنخفضة مع زيادة إنتاج الحرارة وتقليل نقل الحرارة. وهكذا، على الرغم من البرد، يتم الحفاظ على درجة حرارة الجسم الطبيعية. في الشخص غير المتصلب، تعمل آليات التنظيم الحراري بشكل أقل كفاءة، وتنخفض درجة حرارة الجسم، مما يؤدي إلى إضعاف الدفاع المناعي وزيادة نشاط الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. ونتيجة لذلك، فإن نزلات البرد والأنفلونزا وما إلى ذلك، والتي لا تضعك خارج نطاق العمل فحسب، بل تتراكم أيضًا الآثار الضارة، مما يقوض حتما الإمكانات الإجمالية للجسم ويقلل من حيويته.

القيمة الحرارية
مصادر الحرارة
إنتاج الحرارة وإمدادات الحرارة
استخدام الحرارة
تقنيات جديدة لإمدادات الحرارة

القيمة الحرارية

الحرارة هي أحد مصادر الحياة على الأرض. بفضل النار، أصبح أصل وتطور المجتمع البشري ممكنا. منذ العصور القديمة وحتى يومنا هذا، خدمتنا مصادر الحرارة بأمانة. على الرغم من المستوى غير المسبوق للتطور التكنولوجي، فإن الإنسان، مثل عدة آلاف من السنين، لا يزال بحاجة إلى الدفء. مع نمو سكان العالم، تزداد الحاجة إلى الحرارة.

تعتبر الحرارة من أهم موارد البيئة البشرية. يحتاجها الإنسان ليحافظ على حياته. الحرارة مطلوبة أيضًا للتقنيات التي بدونها لا يستطيع الإنسان المعاصر أن يتخيل وجوده.

مصادر الحرارة

أقدم مصدر للحرارة هو الشمس. وفي وقت لاحق، أصبحت النار تحت تصرف الرجل. وعلى أساسها ابتكر الإنسان تقنية لإنتاج الحرارة من الوقود العضوي.

في الآونة الأخيرة نسبيا، بدأ استخدام التقنيات النووية لإنتاج الحرارة. ومع ذلك، لا يزال حرق الوقود الأحفوري هو الطريقة الرئيسية لإنتاج الحرارة.

إنتاج الحرارة وإمدادات الحرارة

من خلال تطوير التكنولوجيا، تعلم الإنسان إنتاج الحرارة بكميات كبيرة ونقلها عبر مسافات طويلة إلى حد ما. يتم إنتاج الحرارة للمدن الكبيرة في محطات الطاقة الحرارية الكبيرة. من ناحية أخرى، لا يزال هناك العديد من المستهلكين الذين يتم تزويدهم بالحرارة عن طريق بيوت الغلايات الصغيرة والمتوسطة الحجم. في المناطق الريفية، يتم تدفئة المنازل بواسطة الغلايات والمواقد المنزلية.

تساهم تقنيات إنتاج الحرارة بشكل كبير في التلوث البيئي. عند حرق الوقود، يطلق الشخص كمية كبيرة من المواد الضارة في الهواء المحيط.

استخدام الحرارة

بشكل عام، ينتج الشخص حرارة أكثر بكثير مما يستخدمه لمصلحته الخاصة. نحن ببساطة نبدد الكثير من الحرارة في الهواء المحيط.

يتم فقدان الحرارة
بسبب تقنيات إنتاج الحرارة غير الكاملة،
عند نقل الحرارة عبر الأنابيب الحرارية،
بسبب أنظمة التدفئة غير المثالية،
بسبب سوء السكن
بسبب التهوية غير الكاملة للمباني
عند إزالة الحرارة "الزائدة" في العمليات التكنولوجية المختلفة،
عند حرق مخلفات الإنتاج،
مع غازات العادم الصادرة عن المركبات التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي.

لوصف الوضع في إنتاج واستهلاك الحرارة من قبل البشر، فإن كلمة الإسراف مناسبة تمامًا. وأود أن أقول إن أحد الأمثلة على الإسراف الصارخ هو حرق الغاز المصاحب في حقول النفط.

تقنيات جديدة لإمدادات الحرارة

ينفق المجتمع البشري الكثير من الجهد والمال للحصول على الحرارة:
يستخرج الوقود في أعماق الأرض؛
ينقل الوقود من الحقول إلى المؤسسات والمنازل؛
يبني منشآت لتوليد الحرارة.
يبني شبكات التدفئة لتوزيع الحرارة.

ربما ينبغي لنا أن نفكر: هل كل شيء معقول هنا، هل كل شيء مبرر؟

إن ما يسمى بالمزايا التقنية والاقتصادية لأنظمة الإمداد الحراري الحديثة هي في الأساس مؤقتة. وترتبط بالتلوث البيئي الكبير والاستخدام غير المعقول للموارد.

هناك حرارة لا تحتاج إلى استخراجها. هذه هي حرارة الشمس. يجب استخدامه.

أحد الأهداف النهائية لتكنولوجيا التدفئة هو إنتاج وتوصيل الماء الساخن. هل سبق لك استخدام دش خارجي؟ وعاء به صنبور مثبت في مكان مفتوح تحت أشعة الشمس. طريقة بسيطة جدًا وبأسعار معقولة لتوفير الماء الدافئ (حتى الساخن). ما الذي يمنعك من استخدامه؟

بمساعدة المضخات الحرارية، يستخدم الناس حرارة الأرض. لا تحتاج المضخة الحرارية إلى وقود، ولا تتطلب خط أنابيب تسخين طويلًا مع فقدان الحرارة. كمية الكهرباء اللازمة لتشغيل المضخة الحرارية صغيرة نسبيًا.

سيتم إلغاء فوائد التكنولوجيا الحديثة والمتقدمة إذا تم استخدام ثمارها بغباء. لماذا يتم إنتاج الحرارة بعيدًا عن المستهلكين، ونقلها، ثم توزيعها بين المنازل، وتسخين الأرض والهواء المحيط بها على طول الطريق؟

من الضروري تطوير إنتاج الحرارة الموزعة في أقرب وقت ممكن من أماكن الاستهلاك، أو حتى مجتمعة معها. من المعروف منذ زمن طويل أن هناك طريقة لإنتاج الحرارة تسمى التوليد المشترك للطاقة. تنتج محطات التوليد المشترك الكهرباء والحرارة والبرودة. ومن أجل الاستخدام المثمر لهذه التكنولوجيا، من الضروري تطوير البيئة البشرية كنظام موحد للموارد والتقنيات.

يبدو أنه من الضروري إنشاء تقنيات جديدة للإمداد الحراري
مراجعة التقنيات الحالية،
حاول أن تبتعد عن عيوبهم
يجتمعون على أساس واحد ليتفاعلوا ويكملوا بعضهم البعض،
الاستفادة الكاملة من مزاياها.
وهذا يعني الفهم

ينتمي البشر، كما هو معروف، إلى كائنات حية ذات دم دافئ أو متجانسة الحرارة. فهل هذا يعني أن درجة حرارة جسمه ثابتة، أي؟ هل لا يستجيب الجسم للتغيرات في درجة الحرارة المحيطة؟ يتفاعل، وحتى بحساسية شديدة. إن ثبات درجة حرارة الجسم هو في الواقع نتيجة لتفاعلات تحدث بشكل مستمر في الجسم تحافظ على توازنه الحراري دون تغيير.

من وجهة نظر عمليات التمثيل الغذائي، يعد إنتاج الحرارة أحد الآثار الجانبية للتفاعلات الكيميائية للأكسدة البيولوجية، حيث تخضع العناصر الغذائية التي تدخل الجسم - الدهون والبروتينات والكربوهيدرات - إلى تحولات تؤدي إلى تكوين الماء وثاني أكسيد الكربون. تحدث نفس التفاعلات مع إطلاق الطاقة الحرارية في الكائنات الحية للحيوانات ذات الدم البارد أو ذوات الدم البارد ، ولكن نظرًا لشدتها المنخفضة بشكل ملحوظ ، فإن درجة حرارة جسم الحيوانات ذات الدم البارد تتجاوز قليلاً درجة الحرارة المحيطة وتتغير وفقًا للأخيرة .

جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائن الحي تعتمد على درجة الحرارة. وفي الحيوانات المتغيرة الحرارة، تزداد شدة عمليات تحويل الطاقة، وفقًا لقاعدة فانت هوف*، بما يتناسب مع درجة الحرارة الخارجية. في الحيوانات ذات الحرارة المتجانسة، يتم إخفاء هذا الاعتماد من خلال تأثيرات أخرى. إذا تم تبريد كائن متجانس الحرارة إلى ما دون درجة حرارة محيطة مريحة، فإن شدة عمليات التمثيل الغذائي، وبالتالي، تزداد إنتاجه الحراري، مما يمنع انخفاض درجة حرارة الجسم. إذا تم حظر التنظيم الحراري في هذه الحيوانات (على سبيل المثال، بسبب التخدير أو تلف مناطق معينة من الجهاز العصبي المركزي)، فإن منحنى إنتاج الحرارة مقابل درجة الحرارة سيكون هو نفسه كما هو الحال في الكائنات الحية ذات التفاعلات الحرارية. ولكن حتى في هذه الحالة، تظل هناك اختلافات كمية كبيرة بين عمليات التمثيل الغذائي في الحيوانات ذات الحرارة المنخفضة والحيوانات ذات الحرارة المتساوية: عند درجة حرارة معينة للجسم، تكون شدة استقلاب الطاقة لكل وحدة من كتلة الجسم في الكائنات ذات الحرارة المتجانسة أعلى بثلاثة أضعاف على الأقل من كثافة التمثيل الغذائي في الحيوانات ذات الحرارة المنخفضة الكائنات الحية.

العديد من الحيوانات غير الثديية وغير الطيور قادرة على تغيير درجة حرارة جسمها إلى حد ما من خلال "التنظيم الحراري السلوكي" (على سبيل المثال، يمكن للأسماك السباحة في المياه الدافئة، ويمكن للسحالي والثعابين أن تأخذ "حمامات شمسية"). الكائنات الحية المتجانسة الحرارة حقًا قادرة على استخدام كل من الأساليب السلوكية والمستقلة للتنظيم الحراري ؛ على وجه الخصوص ، يمكنها ، إذا لزم الأمر ، إنتاج حرارة إضافية بسبب تنشيط عملية التمثيل الغذائي ، بينما تضطر الكائنات الحية الأخرى إلى الاعتماد على مصادر خارجية للحرارة.

تتراوح درجة حرارة معظم الثدييات ذوات الدم الحار من 36 إلى 40 درجة مئوية، على الرغم من الاختلافات الكبيرة في حجم الجسم. وفي الوقت نفسه، يعتمد معدل الأيض (M) على وزن الجسم (م) كدالته الأسية: M = k x m 0.75، أي. قيمة M/m 0.75 هي نفسها بالنسبة للفأر والفيل، على الرغم من أن معدل الأيض في الفأر لكل 1 كجم من وزن الجسم أعلى بكثير منه في الفيل. يعكس هذا القانون المزعوم لانخفاض معدل الأيض اعتمادًا على وزن الجسم حقيقة أن إنتاج الحرارة يتوافق مع شدة انتقال الحرارة إلى الفضاء المحيط. بالنسبة لاختلاف معين في درجة الحرارة بين البيئة الداخلية للجسم والبيئة، يتبين أن فقدان الحرارة لكل وحدة من كتلة الجسم أكبر، كلما زادت النسبة بين سطح الجسم وحجمه، وتتناقص النسبة الأخيرة مع زيادة حجم الجسم. مقاس.

درجة حرارة الجسم وتوازن الحرارة

عندما تكون هناك حاجة إلى حرارة إضافية للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم، يمكن توليدها عن طريق:

1) النشاط الحركي الطوعي.
2) نشاط العضلات الإيقاعي اللاإرادي (الارتعاش الناجم عن البرد)؛
3) تسريع عمليات التمثيل الغذائي غير المرتبطة بتقلص العضلات.

عند البالغين، يعد الارتعاش أهم آلية لا إرادية للتوليد الحراري. يحدث "التوليد الحراري غير المرتعش" في الحيوانات حديثي الولادة والأطفال، وكذلك في الحيوانات الصغيرة المتكيفة مع البرد وفي الحيوانات السباتية. المصدر الرئيسي "للتوليد الحراري غير المرتعش" هو ما يسمى الدهون البنية، وهو نسيج يتميز بوجود فائض من الميتوكوندريا وتوزيع "متعدد الخلايا" للدهون (قطرات صغيرة عديدة من الدهون محاطة بالميتوكوندريا). ويوجد هذا النسيج بين لوحي الكتف وفي الإبطين وفي بعض الأماكن الأخرى.

وحتى لا تتغير درجة حرارة الجسم، يجب أن يكون إنتاج الحرارة مساويًا لنقل الحرارة. وفقا لقانون نيوتن للتبريد، فإن الحرارة المنبعثة من الجسم (أقل فقدان بسبب التبخر) تتناسب مع الفرق في درجة الحرارة بين داخل الجسم والفضاء المحيط به. عند البشر، يكون انتقال الحرارة صفرًا عند درجة حرارة محيطة تبلغ 37 درجة مئوية، ومع انخفاض درجة الحرارة، يزداد. يعتمد نقل الحرارة أيضًا على توصيل الحرارة داخل الجسم وتدفق الدم المحيطي.

تتم موازنة التوليد الحراري المرتبط بعملية التمثيل الغذائي في ظل ظروف الراحة (الشكل 1) من خلال عمليات نقل الحرارة في منطقة درجة الحرارة المحيطة T 2 -ت 3 ، إذا انخفض تدفق الدم بالجلد تدريجياً مع انخفاض درجة الحرارة عن T 3 إلى ت 2 . عند درجات حرارة أقل من T 2 لا يمكن الحفاظ على ثبات درجة حرارة الجسم إلا عن طريق زيادة التوليد الحراري بما يتناسب مع فقدان الحرارة. أعظم إنتاج للحرارة توفره هذه الآليات في البشر يتوافق مع مستوى التمثيل الغذائي أعلى بمقدار 3-5 مرات من شدة معدل الأيض الأساسي، ويميز الحد الأدنى لمدى التنظيم الحراري T 1 . إذا تم تجاوز هذا الحد، يتطور انخفاض حرارة الجسم، مما قد يؤدي إلى الوفاة بسبب انخفاض حرارة الجسم.

في درجات الحرارة المحيطة أعلى من T 3 يمكن الحفاظ على توازن درجة الحرارة عن طريق إضعاف شدة العمليات الأيضية. في الواقع، يتم إنشاء توازن درجة الحرارة بسبب آلية نقل الحرارة الإضافية - تبخر العرق. درجة الحرارة T 4 يتوافق مع الحد الأعلى لنطاق التنظيم الحراري، والذي يتم تحديده من خلال الحد الأقصى لكثافة إنتاج العرق. في درجات الحرارة المحيطة أعلى من T 4 يحدث ارتفاع الحرارة، مما قد يؤدي إلى الوفاة بسبب ارتفاع درجة الحرارة. نطاق درجة الحرارة T 2 -ت 3 ، والذي يمكن من خلاله الحفاظ على درجة حرارة الجسم عند مستوى ثابت دون مشاركة آليات إضافية لإنتاج الحرارة أو التعرق يسمى منطقة محايدة حراريا. في هذا النطاق، يكون معدل الأيض وإنتاج الحرارة، بحكم التعريف، في حدهما الأدنى.

درجة حرارة جسم الإنسان

إن الحرارة التي يولدها الجسم بشكل طبيعي (أي في ظل ظروف التوازن) تنطلق إلى الفضاء المحيط عن طريق سطح الجسم، ولذلك يجب أن تكون درجة حرارة أجزاء الجسم القريبة من سطحه أقل من درجة حرارة أجزائه المركزية . ونظراً لعدم انتظام الأشكال الهندسية للجسم، فإن توزيع درجات الحرارة فيه يوصف بوظيفة معقدة. على سبيل المثال، عندما يكون شخص بالغ يرتدي ملابس خفيفة في غرفة تبلغ درجة حرارة الهواء فيها 20 درجة مئوية، تكون درجة حرارة الجزء العضلي العميق من الفخذ 35 درجة مئوية، والطبقات العميقة لعضلة الساق هي 33 درجة مئوية، ودرجة الحرارة في وسط القدم 27-28 درجة مئوية فقط، ودرجة حرارة المستقيم تساوي حوالي 37 درجة مئوية. تكون التقلبات في درجة حرارة الجسم الناتجة عن التغيرات في درجة الحرارة الخارجية أكثر وضوحًا بالقرب من سطح الجسم وفي أطراف الأطراف (الشكل 2).

أرز. 2. درجة حرارة مختلف مناطق جسم الإنسان في الظروف الباردة (أ) والدافئة (ب).

درجة حرارة الجسم الأساسية في حد ذاتها ليست ثابتة، سواء مكانيًا أو زمانيًا. في ظل الظروف المحايدة حرارياً، تبلغ اختلافات درجات الحرارة في المناطق الداخلية من الجسم 0.2-1.2 درجة مئوية؛ وحتى في الدماغ يصل فرق درجة الحرارة بين الأجزاء المركزية والخارجية إلى أكثر من درجة مئوية واحدة. وتلاحظ أعلى درجة حرارة في المستقيم، وليس في الكبد، كما كان يعتقد سابقا. ومن الناحية العملية، فإن التغيرات في درجة الحرارة مع مرور الوقت عادة ما تكون ذات أهمية، لذلك يتم قياسها في منطقة واحدة محددة.

للأغراض السريرية، يفضل قياس درجة حرارة المستقيم (يتم إدخال مقياس الحرارة من خلال فتحة الشرج في المستقيم إلى عمق قياسي قدره 10-15 سم). تكون درجة الحرارة عن طريق الفم، أو بالأحرى تحت اللسان، عادة أقل بمقدار 0.2-0.5 درجة مئوية من درجة حرارة المستقيم. ويتأثر بدرجة حرارة الهواء المستنشق والطعام والشراب.

في دراسات الطب الرياضي، غالبًا ما يتم قياس درجة حرارة المريء (فوق فتحة المعدة)، والتي يتم تسجيلها باستخدام أجهزة استشعار درجة الحرارة المرنة. تعكس هذه القياسات التغيرات في درجة حرارة الجسم بسرعة أكبر من تسجيل درجة حرارة المستقيم.

يمكن أن تكون درجة الحرارة الإبطية أيضًا بمثابة مؤشر لدرجة حرارة الجسم الأساسية، لأنه عندما يتم الضغط على الذراع بإحكام على الصدر، تتغير تدرجات درجة الحرارة بحيث تصل حدود القلب إلى الإبط. ومع ذلك، فإن هذا يستغرق بعض الوقت. خاصة بعد التعرض للبرد، عندما يتم تبريد الأنسجة السطحية ويحدث فيها تضيق الأوعية (يحدث هذا غالبًا مع نزلات البرد). في هذه الحالة يجب أن يمر حوالي نصف ساعة لتحقيق التوازن الحراري في هذه الأنسجة.

في بعض الحالات، يتم قياس درجة الحرارة الأساسية في قناة الأذن الخارجية. ويتم ذلك باستخدام مستشعر مرن يتم وضعه بالقرب من طبلة الأذن ويتم حمايته من تأثيرات درجات الحرارة الخارجية باستخدام قطعة قطن.

عادة، يتم قياس درجة حرارة الجلد لتحديد درجة حرارة الطبقة السطحية من الجسم. وفي هذه الحالة، فإن القياس عند نقطة واحدة يعطي نتيجة غير كافية. لذلك، من الناحية العملية، يتم قياس متوسط ​​درجة حرارة الجلد عادةً في الجبهة والصدر والبطن والكتف والساعد وظهر اليد والفخذ وأسفل الساق والسطح الظهري للقدم. عند الحساب، يتم أخذ مساحة سطح الجسم المقابل في الاعتبار. "متوسط ​​درجة حرارة الجلد" الموجود بهذه الطريقة في درجة حرارة محيطة مريحة يبلغ حوالي 33-34 درجة مئوية.

تتقلب درجة حرارة جسم الإنسان على مدار اليوم: فهي تبلغ الحد الأدنى في ساعات ما قبل الفجر والحد الأقصى (غالبًا مع ذروتين) في النهار (الشكل 3). سعة التقلبات اليومية حوالي 1 درجة مئوية. في الحيوانات التي تنشط في الليل، يتم ملاحظة درجة الحرارة القصوى في الليل. أسهل طريقة لتفسير هذه الحقائق هي أن ارتفاع درجة الحرارة يحدث نتيجة زيادة النشاط البدني، ولكن تبين أن هذا التفسير غير صحيح.

تقلبات درجات الحرارة هي واحدة من العديد من الإيقاعات اليومية. وحتى لو استبعدنا جميع الإشارات الخارجية الموجهة (الضوء، تغيرات درجة الحرارة، ساعات الأكل)، درجة حرارة الجسم

تستمر في التذبذب بشكل إيقاعي، ولكن فترة التذبذب في هذه الحالة تتراوح من 24 إلى 25 ساعة. وبالتالي فإن التقلبات اليومية في درجة حرارة الجسم تعتمد على إيقاع داخلي ("الساعة البيولوجية")، وعادة ما تكون متزامنة مع إشارات خارجية، وخاصة مع الساعة البيولوجية. دوران الأرض. أثناء السفر المرتبط بعبور خطوط الطول على الأرض، عادةً ما يستغرق الأمر من أسبوع إلى أسبوعين حتى يتوافق إيقاع درجة الحرارة مع نمط الحياة الذي يحدده التوقيت المحلي الجديد للجسم.

يتم فرض إيقاع التغيرات اليومية في درجات الحرارة من خلال إيقاعات ذات فترات أطول، على سبيل المثال، إيقاع درجة الحرارة المتزامن مع الدورة الشهرية.

أثناء المشي، على سبيل المثال، يكون إنتاج الحرارة أعلى بمقدار 3 إلى 4 مرات، وأثناء العمل البدني المجهد، حتى 7 إلى 10 مرات أعلى مما هو عليه أثناء الراحة. كما يزداد في الساعات الأولى بعد تناول الطعام (بحوالي 10-20٪). يمكن أن تصل درجات الحرارة المستقيمية أثناء الجري في الماراثون إلى 39-40 درجة مئوية، وفي بعض الحالات - ما يقرب من 41 درجة مئوية. لكن متوسط ​​درجة حرارة الجلد ينخفض ​​بسبب التعرق والتبخر الناتج عن ممارسة الرياضة. أثناء العمل دون الحد الأقصى، أثناء حدوث التعرق، تكون الزيادة في درجة الحرارة الأساسية مستقلة تقريبًا عن درجة الحرارة المحيطة في حدود 15-35 درجة مئوية. يؤدي جفاف الجسم إلى ارتفاع درجة الحرارة الأساسية ويقلل الأداء بشكل ملحوظ.

التشتت الحراري

كيف تتركه الحرارة التي نشأت في أعماق الجسم؟ جزئيًا مع الإفرازات وهواء الزفير، لكن دور المبرد الرئيسي يلعبه الدم. ونظرًا لقدرته الحرارية العالية، فإن الدم مناسب جدًا لهذا الغرض. فهو يأخذ الحرارة من خلايا الأنسجة والأعضاء التي يغمرها ويحملها عبر الأوعية الدموية إلى الجلد والأغشية المخاطية. هذا هو المكان الذي يحدث فيه نقل الحرارة بشكل رئيسي. ولذلك، فإن الدم المتدفق من الجلد يكون أبرد بمقدار 3 درجات مئوية تقريبًا من الدم المتدفق إليه. إذا حُرم الجسم من القدرة على إزالة الحرارة، ففي غضون ساعتين فقط ترتفع درجة حرارته بمقدار 4 درجات مئوية، ويكون ارتفاع درجة الحرارة إلى 43-44 درجة مئوية، كقاعدة عامة، غير متوافق مع الحياة.

يتم تحديد انتقال الحرارة في الأطراف إلى حد ما من خلال حقيقة أن تدفق الدم هنا يحدث وفقًا لمبدأ التيار المعاكس. توجد الأوعية الكبيرة العميقة في الأطراف بالتوازي، مما يجعل الدم المتدفق عبر الشرايين إلى المحيط يعطي حرارته إلى الأوردة القريبة. وبالتالي، فإن الشعيرات الدموية الموجودة في نهايات الأطراف تتلقى الدم المبرد مسبقًا، ولهذا السبب تكون أصابع اليدين والقدمين أكثر حساسية لدرجات الحرارة المنخفضة.

مكونات انتقال الحرارة هي: التوصيل الحراري H ص، الحمل الحراري H ل، الإشعاع ح izlوالتبخر ح ISP. يتم تحديد إجمالي تدفق الحرارة من خلال مجموع هذه المكونات:

ن نار= ن ص+ ن ل+ ن izl+ ن ISP .

يحدث انتقال الحرارة بالتوصيل عندما يتلامس الجسم (الوقوف أو الجلوس أو الاستلقاء) مع ركيزة كثيفة. يتم تحديد كمية تدفق الحرارة من خلال درجة الحرارة والتوصيل الحراري للركيزة المجاورة.

فإذا كان الجلد أدفأ من الهواء المحيط به، فإن طبقة الهواء المجاورة له تسخن وترتفع ويحل محلها هواء أبرد وأكثر كثافة. القوة الدافعة وراء هذا التدفق الحراري هي الفرق بين درجات حرارة الجسم والبيئة المحيطة القريبة منه. كلما زادت الحركة في الهواء الخارجي، أصبحت الطبقة الحدودية أرق (أقصى سمك 8 مم).

بالنسبة لمدى درجات الحرارة البيولوجية، يمكن وصف انتقال الحرارة بسبب الإشعاع H بدقة كافية باستخدام المعادلة:

ن izl= ح izlس(ت جلد- ت izl) × أ،

اين جلد– متوسط ​​درجة حرارة الجلد، T izl- متوسط ​​درجة حرارة الإشعاع (درجة حرارة الأسطح المحيطة، على سبيل المثال جدران الغرفة)،
A هي المساحة السطحية الفعالة للجسم و
ح izl– معامل انتقال الحرارة بسبب الإشعاع.
معامل ح izlيأخذ في الاعتبار انبعاثية الجلد، والتي تبلغ حوالي 1 بالنسبة للأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، بغض النظر عن التصبغ، أي. ينبعث من الجلد قدر من الطاقة تقريبًا مثل الجسم الأسود بالكامل.

حوالي 20٪ من انتقال الحرارة من جسم الإنسان في ظل ظروف درجة الحرارة المحايدة يحدث بسبب تبخر الماء من سطح الجلد أو من الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي. يحدث انتقال الحرارة عن طريق التبخر حتى عند رطوبة نسبية تبلغ 100% من الهواء المحيط. يحدث هذا طالما أن درجة حرارة الجلد أعلى من درجة الحرارة المحيطة ويكون الجلد رطبًا بالكامل بسبب إنتاج العرق الكافي.

عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة درجة حرارة الجسم، لا يمكن أن يحدث نقل الحرارة إلا من خلال التبخر. كفاءة التبريد الناتجة عن التعرق عالية جدًا: فمع تبخر لتر واحد من الماء، يمكن لجسم الإنسان أن يتخلى عن ثلث الحرارة المتولدة في ظروف الراحة طوال اليوم.

تأثير الملابس

ترجع فعالية الملابس كعازل للحرارة إلى وجود كميات صغيرة من الهواء في بنية القماش المنسوج أو في الوبر، حيث لا تنشأ تيارات حمل حراري ملحوظة. في هذه الحالة، يتم نقل الحرارة فقط عن طريق التوصيل، والهواء موصل رديء للحرارة.

العوامل البيئية والراحة الحرارية

يتم تحديد تأثير البيئة على النظام الحراري لجسم الإنسان من خلال أربعة عوامل فيزيائية على الأقل: درجة حرارة الهواء والرطوبة ودرجة حرارة الإشعاع وسرعة الهواء (الرياح). وتحدد هذه العوامل ما إذا كان الشخص يشعر "بالراحة الحرارية"، سواء كان حارا أو باردا. شرط الراحة هو أن الجسم لا يحتاج إلى عمل آليات التنظيم الحراري، أي. ولن يتطلب الأمر ارتعاشًا أو تعرقًا، ويمكن أن يحافظ تدفق الدم في الأعضاء الطرفية على معدل متوسط. يتوافق هذا الشرط مع المنطقة المحايدة حرارياً المذكورة أعلاه.

هذه العوامل الفيزيائية الأربعة قابلة للتبادل إلى حد ما فيما يتعلق بالإحساس بالراحة والحاجة إلى التنظيم الحراري. بمعنى آخر، يمكن أن يضعف الشعور بالبرد الناتج عن انخفاض درجة حرارة الهواء من خلال زيادة مقابلة في درجة حرارة الإشعاع. إذا كان الجو يبدو خانقًا، فيمكن تخفيف الشعور عن طريق خفض الرطوبة أو درجة الحرارة. إذا كانت درجة حرارة الإشعاع منخفضة (الجدران الباردة)، فإن زيادة درجة حرارة الهواء مطلوبة لتحقيق الراحة.

وفقًا للدراسات الحديثة، تبلغ قيمة درجة الحرارة المريحة لشخص يرتدي ملابس خفيفة (قميص، شورت، بنطلون قطني طويل) ما يقرب من 25-26 درجة مئوية مع رطوبة هواء تبلغ 50٪ ودرجات حرارة متساوية للهواء والجدار. القيمة المقابلة لموضوع عارٍ هي 28 درجة مئوية. يبلغ متوسط ​​درجة حرارة الجلد حوالي 34 درجة مئوية. أثناء العمل البدني، حيث أن الموضوع يبذل المزيد والمزيد من الجهد البدني، تنخفض درجة الحرارة المريحة. على سبيل المثال، بالنسبة للأعمال المكتبية الخفيفة، تكون درجة حرارة الهواء المفضلة حوالي 22 درجة مئوية. ومن الغريب أنه أثناء العمل البدني الشاق، تكون درجة حرارة الغرفة، التي لا يحدث فيها التعرق، باردة جدًا.

الرسم البياني في الشكل. يوضح الشكل 4 كيف ترتبط قيم درجة الحرارة المريحة والرطوبة ودرجة حرارة الهواء المحيط أثناء العمل البدني الخفيف. يمكن ربط كل درجة من درجات الانزعاج بقيمة درجة حرارة واحدة - درجة الحرارة الفعالة (ET). تم العثور على القيمة العددية لـ ET من خلال إسقاط النقطة التي يتقاطع عندها خط الانزعاج مع المنحنى المقابل للرطوبة النسبية بنسبة 50% على المحور السيني. على سبيل المثال، جميع مجموعات قيم درجة الحرارة والرطوبة في المنطقة الرمادية الداكنة (30 درجة مئوية عند رطوبة نسبية 100% أو 45 درجة مئوية عند رطوبة نسبية 20%، وما إلى ذلك) تتوافق مع درجة حرارة فعالة تبلغ 37 درجة مئوية، والتي بدوره يتوافق مع درجة معينة من الانزعاج. في نطاق درجات الحرارة المنخفضة، يكون تأثير الرطوبة أقل (يكون ميل خطوط الانزعاج أكثر حدة)، لأنه في هذه الحالة تكون مساهمة التبخر في إجمالي نقل الحرارة ضئيلة. يزداد الانزعاج مع متوسط ​​درجة حرارة الجلد والرطوبة. عند تجاوز المعلمات التي تحدد الحد الأقصى لرطوبة الجلد (100%)، لم يعد من الممكن الحفاظ على التوازن الحراري. وبالتالي فإن الإنسان لا يستطيع أن يتحمل الظروف التي تتجاوز هذا الحد إلا لفترة قصيرة؛ يتدفق العرق في الجداول لأنه يتم إطلاق كمية أكبر مما يمكن أن يتبخر. وبطبيعة الحال، تتغير خطوط الانزعاج تبعا للعزل الحراري الذي توفره الملابس وسرعة الرياح وطبيعة النشاط البدني.

قيم درجة حرارة الماء مريحة

يتمتع الماء بموصلية حرارية وسعة حرارية أكبر بكثير مقارنة بالهواء. عندما يتحرك الماء، فإن التدفق المضطرب الناتج بالقرب من سطح الجسم يزيل الحرارة بسرعة كبيرة بحيث عند درجة حرارة الماء 10 درجات مئوية، حتى الإجهاد البدني القوي لا يسمح بالحفاظ على التوازن الحراري، ويحدث انخفاض حرارة الجسم. إذا كان الجسم في حالة راحة تامة، لتحقيق الراحة الحرارية، يجب أن تكون درجة حرارة الماء 35-36 درجة مئوية. اعتمادًا على سمك الأنسجة الدهنية العازلة، يتراوح الحد الأدنى لدرجة الحرارة المريحة في الماء من 31 إلى 36 درجة مئوية.

يتبع

* حسب قاعدة فانت هوف، عندما تتغير درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية (تتراوح من 20 إلى 40 درجة مئوية)، يتغير استهلاك الأنسجة للأكسجين في نفس الاتجاه بمقدار 2-3 مرات.

الحيوانات ذوات الدم الحار والبارد

في عملية التطور التطوري، طورت الثدييات والطيور والبشر القدرة على الحفاظ على نفس درجة حرارة الجسم باستمرار. وبغض النظر عن درجة حرارة البيئة الخارجية، أي سواء في الحرارة أو البرودة، فإن درجة حرارة الجسم لهذه المجموعة من الحيوانات والبشر لا تتغير، بل يتم الحفاظ عليها عند نفس المستوى. هذه القدرة على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة تخلق ظروفًا أكثر ثباتًا مهمة لأداء الجسم الطبيعي وتجعله أقل اعتمادًا نسبيًا على الظروف البيئية.

الحيوانات التي تحافظ أجسامها، بفضل وجود عدد من التكيفات، على درجة حرارة ثابتة، تسمى ذوات الدم الحار (الحرارة المنزلية). البشر هم أيضا ذوات الدم الحار.

لا تتمتع الحيوانات اللافقارية وجزء كبير من الفقاريات بدرجة حرارة ثابتة. تعتمد درجة حرارة جسم هذه الحيوانات على درجة حرارة البيئة التي تتواجد فيها. إذا انخفضت درجة الحرارة المحيطة، تنخفض درجة حرارة الجسم لهذه الحيوانات، وعلى العكس من ذلك، فإن زيادة درجة الحرارة البيئية تؤدي إلى زيادة درجة حرارة الجسم لهذه الحيوانات. تسمى هذه المجموعة من الحيوانات ذوات الدم البارد (poikilothermic). يُحرم جسمهم من الأجهزة التي تتيح لهم تنظيم درجة حرارتهم.

تخضع شدة العمليات الحيوية التي تحدث في جسم هذه الحيوانات للتقلبات وتعتمد على درجة الحرارة المحيطة. يمكن توضيح أهمية هذا الظرف من خلال مثال الضفدع: في الشتاء، عندما تكون درجة حرارة جسمه قريبة من 0 درجة، فإنه يقفز لمسافة 10-15 سم؛ وفي الصيف، عندما ترتفع درجة حرارة جسمها إلى 20-25 درجة مئوية، تتجاوز قفزاتها 100 سم.

تكوين الحرارة في الجسم

تتشكل الحرارة في الجسم نتيجة أكسدة العناصر الغذائية إلى منتجاتها النهائية من التحلل. المكان الذي يحدث فيه توليد الحرارة بشكل رئيسي هوالعضلات. يحدث تكوين الحرارة في العضلات حتى عندما يكون الشخص في راحة كاملة. تساهم حركات العضلات البسيطة بالفعل في زيادة توليد الحرارة، وعند المشي يزيد توليد الحرارة بنسبة 60-80٪. أثناء عمل العضلات، يزيد توليد الحرارة 4-5 مرات. بالإضافة إلى العضلات الهيكلية، يحدث توليد الحرارة في الكبد والكلى والأعضاء الأخرى. درجة حرارة الكبد هي الأعلى. بالمقارنة مع الأعضاء الأخرى (لكل وحدة وزن)، يتم توليد المزيد من الحرارة فيها.

ويصاحب تكوين الحرارة في الجسم إطلاقها. يفقد الجسم قدرًا كبيرًا من الحرارة التي ينتجها. الحرارة لا تبقى في جسم الإنسان وإلا مات خلال ساعات قليلة.

تسمى هذه العمليات المعقدة لتنظيم تكوين وإطلاق الحرارة من قبل الجسم بالتنظيم الحراري ويتم تنفيذها بواسطة عدد من آليات التكيف، للنظر فيهاالذي سوف ننتقل إليه.

تنظيم توليد الحرارة ونقل الحرارة

تظل درجة حرارة الجسم ثابتة بسبب حقيقة أنه من خلال عدد من الآليات في الجسم، ينظم الجهاز العصبي المركزي تكوين الحرارة وإطلاقها.

تحدث عمليات الأكسدة في خلايا وأعضاء الجسم، والتي تكون مصحوبة بإطلاق الطاقة. إن التغير في شدة العمليات المؤكسدة، وبالتالي شدة إطلاق الطاقة، يستلزم تغيرًا في توليد الحرارة.

يستهلك الجسم الحرارة بطرق مختلفة. الطرق الرئيسية لنقل الحرارة هي: فقدان الحرارة عن طريق التوصيل، أي تسخين الهواء المحيط والإشعاع؛ بالإضافة إلى ذلك، يتم استهلاك الحرارة مع هواء الزفير، وتبخر العرق، وما إلى ذلك.

وبالتالي، تظل درجة حرارة جسم الحيوانات ذوات الدم الحار ثابتة بسبب حقيقة أن الجهاز العصبي ينظم، من ناحية، شدة العمليات المؤكسدة، أي تكوين الحرارة، ومن ناحية أخرى، شدة نقل الحرارة. هذه العمليات المترابطة، والتي تسمى التنظيم الحراري الكيميائي والفيزيائي، تنتج عن نشاط الجهاز العصبي المركزي.

التنظيم الحراري الكيميائي. يُفهم التنظيم الحراري الكيميائي على أنه تغير في معدل التمثيل الغذائي يحدث تحت تأثير البيئة. يتم اكتشاف التغيرات في درجة الحرارة المحيطة عن طريق الجلدتتغير شدة عملية التمثيل الغذائي، أي توليد الحرارة، بشكل انعكاسي وبواسطة المستقبلات. هناك، على سبيل المثال، علاقة معينة بين درجة حرارة الهواء والتمثيل الغذائي في الجسم. وبالتالي، مع انخفاض درجة حرارة الهواء، يزداد تكوين الحرارة في الجسم.

يتم توليد معظم الحرارة في العضلات. إحدى آليات التكيف هي ارتعاشات العضلات التي تحدث في البرد. الرعشة التي تحدث عندما يبرد الجسم هي نتيجة رد فعل منعكس. عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة، تتهيج مستقبلات الجلد التي تستقبل تحفيز درجة الحرارة؛ ينشأ فيها الإثارة التي تذهب إلى الجهاز العصبي المركزي ومن هناك إلى العضلات مسببة تقلصات دورية.

وبالتالي، فإن الارتعاش والقشعريرة التي نشعر بها خلال موسم البرد أو في غرفة باردة هي أفعال انعكاسية تساهم في زيادة التمثيل الغذائي، وبالتالي زيادة إنتاج الحرارة.

تحدث زيادة التمثيل الغذائي تحت تأثير البرد، حتى في حالة عدم وجود حركة عضلية. وقد ظهر هذا تجريبيا عندما تم تبريد الحيوان. وتبين أنه إذا تم تبريد الحيوان فإنه يشتد بغض النظر عما إذا حدث ارتعاش أم لا.

يتم أيضًا توليد كمية كبيرة من الحرارة في أعضاء البطن - الكبد والكلى. ويمكن مراقبة ذلك عن طريق قياس درجة حرارة الدم المتدفق إلى الكبد ودرجة حرارة الدم المتدفق إلى الخارج. وتبين أن درجة حرارة الدم المتدفق أعلى من درجة حرارة الدم المتدفق. وبالتالي، فإنه يسخن عندما يتدفق عبر الكبد

مع ارتفاع درجة حرارة الهواء، ينخفض ​​توليد الحرارة في الجسم.

مقال عن موضوع تكوين وإطلاق حرارة الجسم