Колко топлина се произвежда в тялото Механизмът на регулиране на топлината в човешкото тяло. Медицински уреди за измерване на телесна температура

Съвкупността от физиологични механизми, които регулират телесната температура, се нарича физиологична система за терморегулация.
Генериране на топлина в тялото. Топлината в тялото се образува в резултат на окисляването на хранителните вещества при разграждането на протеини, мазнини и въглехидрати. Енергията, която преди това е била в тях в латентно състояние, се освобождава, консумира и в крайна сметка се отдава от тялото под формата на топлина.
Мястото, където се получава основното генериране на топлина, са мускулите. Този процес продължава дори когато човек е в покой. Малките мускулни движения вече допринасят за повече генериране на топлина, а при ходене количеството й се увеличава с 60-80%. При мускулна работа образуването на топлина се увеличава 4-5 пъти. В допълнение към скелетните мускули, генерирането на топлина се извършва в стомаха, червата, черния дроб, бъбреците и други органи.
Образуването на топлина в тялото е съпроводено с нейното връщане. Тялото губи толкова топлина, колкото генерира, в противен случай човекът ще умре в рамките на няколко часа.
Тези сложни процеси на регулиране на образуването и отделянето на топлина от организма се наричат ​​терморегулация и се осъществяват от редица приспособителни механизми, които сега ще разгледаме.
Регулиране на топлопроизводството и топлообмена. Телесната температура остава постоянна поради факта, че както образуването, така и отделянето на топлина се регулират в тялото.
Топлината се консумира от тялото по различни начини. Основният начин за пренос на топлина е загубата на топлина чрез проводимост, т.е. нагряване на околния въздух и радиация; освен това топлината се изразходва с издишания въздух, за изпаряване на потта и т.н.
Следователно температурата на човешкото тяло остава постоянна поради факта, че от една страна се регулира интензивността на окислителните процеси, т.е. образуването на топлина, а от друга страна, интензивността и обемът на топлообмена . Тези два метода на регулиране се наричат ​​химична и физическа терморегулация.
Химическата терморегулация се разбира като промяна в интензивността на метаболизма под въздействието на околната среда. Съществува определена връзка между температурата на въздуха и метаболизма в организма. Така че, когато температурата на въздуха намалява, образуването на топлина в тялото се увеличава.
По-голямата част от топлината се генерира в мускулите. В студа мускулите треперят. Когато температурата на околната среда спадне, кожните рецептори, които възприемат температурни раздразнения, се дразнят: в тях възниква възбуждане, което отива в централната нервна система и оттам към мускулите, причинявайки техните контракции. По този начин треперенето и студените тръпки, които изпитваме през студения сезон или в студена стая, са рефлексни действия, които засилват метаболизма и следователно увеличават генерирането на топлина. Повишеният метаболизъм се получава под въздействието на студ, дори когато няма мускулни движения.
Значително количество топлина се генерира и в коремните органи – в черния дроб и бъбреците. Това може да се види чрез измерване на температурата на кръвта, която тече към и от черния дроб. Оказва се, че температурата на изтичащата кръв е по-висока от температурата на входящата. Следователно кръвта се нагрява, докато тече през черния дроб.
С повишаването на температурата на въздуха генерирането на топлина в тялото намалява.
Физическа терморегулация. С повишаване или понижаване на температурата на околната среда се променят не само окислителните процеси, т.е. генерирането на топлина, но и преносът на топлина, а при понижаване на температурата преносът на топлина намалява, а с повишаване се увеличава.
Топлината се отдава от тялото главно чрез проводимост и излъчване и само част - по други начини. Така преносът на топлина чрез проводимост е 31% от цялата топлина, генерирана в тялото, чрез радиация - 44%, 10% се губят при изпаряване на водата от кожата, 12% се губят при изпаряване на вода от белите дробове, 3% от топлината се изразходва за загряване на вдишания въздух и отделената урина и изпражнения.
Чрез проводимостта тялото губи топлина, за да загрее околния въздух и предметите, с които влиза в контакт. Друг начин за пренос на топлина е топлинното излъчване. В същото време се случва
нагряващи предмети на известно разстояние от тялото.
Как се променя преносът на топлина? Важна роля в преноса на топлина играе разширяването и стесняването на кожните съдове. Всеки знае, че в студен, мразовит въздух кожата на човек става бледа, а когато въздухът се нагрява, горещ до червено, става червен.
Промяната в цвета на кожата се дължи на факта, че под въздействието на студа кръвоносните съдове, предимно артериолите, се стесняват. В резултат на това притока на кръв към повърхността на тялото намалява и следователно преносът на топлина чрез проводимост и радиация също намалява.
Под въздействието на топлина съдовете на кожата се разширяват, кръвта тече обилно към повърхността на тялото, което допринася за повишена проводимост и излъчване на топлина. По този начин топлината се отделя в околната среда само когато температурата на въздуха е под телесната. Колкото по-малка е разликата между температурата на кожата и температурата на въздуха, толкова по-малко топлина се отделя на околната среда. В този случай изпотяването играе важна роля. При изпаряване на 1 g пот се губят 0,58 kcal. Тъй като изпотяването и изпаряването се извършват непрекъснато при всяка температура, количеството калории, които човек губи в този случай, зависи от интензивността на изпотяване. При средна температура човек губи около 800 мл пот на ден. Със загубата на такова количество пот се изразходват 450-500 kcal. С повишаване на температурата отделянето на пот се увеличава и понякога достига няколко литра.
Най-голямо количество пот се отделя, когато температурата на въздуха е равна или по-висока от телесната. При тези условия преносът на топлина чрез провеждане на радиация не е възможен и следователно тя се изразходва главно чрез изпотяване.
В горещи страни или горещи помещения, където температурата на въздуха е 37 ° C или малко по-висока, топлината се отделя само чрез изпарение. В същото време до 4,5 литра пот се отделят от човек през деня, което осигурява връщане на 2400-2800 kcal.
При физическа работа се губи голямо количество пот и това се случва при всякакви температури. Смята се, че по време на особено тежка работа човек губи до 9 литра пот на ден и по този начин отделя до 5000 kcal чрез изпаряване.
Изпотяването до голяма степен зависи от наситеността на въздуха с водни пари. При равни температурни условия се осигурява по-голямо изпаряване на потта и следователно по-големи загуби на топлина при условия на ниско съдържание на водни пари във въздуха. Следователно топлината се понася лесно в онези места, където въздухът е по-сух.
Изпаряването на потта се предотвратява от непроницаемо облекло (гума, противосладък костюм и др.). Човек в такива дрехи се поти дори в студа, тъй като около него се създава постоянен слой въздух, който не се актуализира поради липсата на вентилация. Този слой въздух е наситен с пари, което предотвратява по-нататъшното изпаряване на потта. Следователно, дълъг престой в тези костюми е невъзможен, тъй като причинява повишаване на телесната температура.
В горещи страни, горещи работилници, по време на дълги преходи, човек губи голямо количество пот. Жаждата се появява, но водата не я утолява; напротив, колкото повече вода пие човек, толкова повече се поти и толкова по-жаден става.
Заедно с потта се губят соли, така че е необходимо да се попълни не само загубата на вода, но и загубата на соли. За целта към питейната вода се добавя 0,5% сол. Такава леко подсолена вода се дава в горещи магазини, по време на дълги преходи и др. Тя утолява жаждата и подобрява благосъстоянието.
Дишането играе роля в преноса на топлина. Топлината се изразходва за изпаряване на вода от белите дробове и отчасти за затопляне на вдишания въздух. При студ настъпва рефлекторно забавяне на дишането, а при високи температури дишането се ускорява, възниква така нареченият термичен задух.
За по-добър топлообмен циркулацията на въздуха е от голямо значение. Когато въздухът е в движение, около тялото не се създава постоянен слой от нагрят и наситен с пари въздух. Това е значението на ветрилата, продухването и т.н. Дрехите, от друга страна, създават фиксиран слой въздух и по този начин възпрепятстват преноса на топлина.
Предаването на топлина се възпрепятства от подкожната мазнина. Колкото по-дебел е слоят мазнина, толкова по-лошо е. Следователно хората с дебел мастен слой в подкожната тъкан понасят студа по-лесно от слабите хора.
Температурата на човешкото тяло е постоянна. Измерва се в подмишницата или в ректума (при кърмачета). Средната температура в подмишницата варира от 36,5-36,9 ° C, в ректума - малко по-висока (37,2-37,5 ° C). Температурата на вътрешните органи е по-висока от средната телесна температура, например температурата на черния дроб е 38-38,5°C. Температурата на човешкото тяло варира през целия ден. Най-ниска е към 15-16 часа.
през нощта, след това постепенно се увеличава, достигайки най-високата си точка в 16 часа, и отново започва да намалява. Температурните колебания възникват в рамките на 0,5°C от средната стойност.
Телесната температура може да се повиши рязко по време на мускулна работа и да достигне до 38-39°C или дори до 40°C. При прекратяване на работа тя бързо пада и достига нормална стойност.
Постоянността на телесната температура се поддържа от двата вече описани механизма: химична и физическа терморегулация. Възможностите на човешкото тяло обаче са ограничени и при определени условия тези механизми са недостатъчни. Тогава се нарушава постоянството на температурата и се наблюдава нейното повишаване или понижение. Повишаването на температурата над нормалната се нарича треска. Треска може да възникне, защото генерирането на топлина се увеличава без промяна в топлинните загуби или, обратно, генерирането на топлина остава непроменено, а загубата на топлина намалява.
Понижаването на температурата до 32-33°С, както и повишаването й над 42-43°С води до смърт.
центрове за терморегулация. Терморегулаторният център, наречен топлинен център, се намира в диенцефалона. Неговата активност се определя от два фактора: температура на кръвта и рефлекторни ефекти. Ако температурата на кръвта, измиваща диенцефалона, се повиши, тогава центърът на терморегулация се възбужда и настъпват промени в активността на тялото, които допринасят за нейното намаляване. С понижаване на температурата на кръвта, центърът за генериране на топлина реагира по такъв начин, че интензивността на процесите, които допринасят за повишаване на температурата, се увеличава.
Друг начин за възбуждане са рефлексните влияния. При излагане на температурни колебания върху човешката кожа възниква възбуждане в рецепторите, което навлиза в термичния център. Оттам импулсите отиват вече към органите, свързани с генерирането на топлина (мускулите, черния дроб и др.) и с преноса на топлина, и предизвикват промяна в тяхната дейност. Възбуждането от центровете на терморегулация към органите за генериране на топлина и пренос на топлина се предава през симпатиковата нервна система.
Кората на главния мозък играе изключително голяма роля в терморегулацията. При нормални условия процесът на генериране на топлина и пренос на топлина е под негово влияние.
Термокомфортната температура за човек във въздуха обикновено е + 19 ° C, във водата - + 34 ° C. При такива температури системата за терморегулация не се включва.
За да поддържа постоянна телесна температура от 36,6 ° C, човек трябва да изразходва 200 kcal на ден.
Намаляването на телесната температура дори с 0,1 ° води до намаляване на имунитета.
Застудяването в природата, като правило, е много остро. За да понесе безболезнено климатичните "изненади", човек трябва да се калява.
Както знаете, има три нива на реакция на тялото към стимули с различна сила: обучение, активиране и стрес. Големият студ е стрес, включително психически. Ако се страхувате от хипотермия предварително, замръзнете и се увийте много преди да излезете на студа, тогава спешно трябва да калите не само тялото, но и нервите. Експериментът за оцеляване показа, че хората умират по правило не от студа, а от страх от него.
Настроението за закаляване поставя пред човек стратегическа задача: да се сприятели със студа за цял живот. „Граница на удоволствието“ ви позволява да решите тактически проблем: да дозирате студа или топлината. Ако стратегията насърчава закаляването, тогава тактиката контролира натоварването за закаляване. Освен това, той прави това в съответствие с индивидуалните физиологични характеристики на тялото и, разбира се, като се вземат предвид специфичните климатични условия.
Необходимостта от психологическо отношение към закаляването, интерес към него - това е най-важният принцип. Не можете да губите време за това.
Същността на закаляването е тренирането на процесите на терморегулация, които включват производство на топлина и пренос на топлина. Охлаждането стимулира, от една страна, увеличаване на производството на топлина в тялото, а от друга страна, желанието тя да се запази, а не да се отдаде. Обучението учи тялото ясно да реагира на студ, бързо и активно да реагира на ниски температури на околната среда с повишено производство на топлина и намален пренос на топлина. Така въпреки студа се поддържа нормалната телесна температура. При невтвърден човек механизмите на терморегулацията работят по-слабо, телесната температура се понижава, което води до отслабване на имунната защита и повишаване на активността на патогенните микроорганизми. В резултат на това – настинки, грип и др., които не само ги изкарват от работно състояние, но и натрупват вредни ефекти, което неминуемо подкопава цялостния потенциал на организма и намалява неговата жизненост.

Топлинна стойност
Източници на топлина
Топлопроизводство и топлоснабдяване
Използване на топлина
Нови технологии за топлоснабдяване

Топлинна стойност

Топлината е един от източниците на живот на Земята. Благодарение на огъня стана възможно раждането и развитието на човешкото общество. От древни времена до днес източниците на топлина ни служат вярно. Въпреки безпрецедентното досега ниво на технологично развитие, човек, както преди много хиляди години, все още се нуждае от топлина. С нарастването на световното население се увеличава нуждата от топлина.

Топлината е сред най-важните ресурси на околната среда за човека. Необходимо е човек да поддържа собствения си живот. Топлина е необходима и за технологиите, без които съвременният човек не може да си представи своето съществуване.

Източници на топлина

Най-старият източник на топлина е слънцето. По-късно огънят беше на разположение на човека. Въз основа на него човекът създава технология за получаване на топлина от изкопаеми горива.

Сравнително наскоро ядрените технологии се използват за производство на топлина. Въпреки това, изгарянето на изкопаеми горива все още е основният метод за производство на топлина.

Топлопроизводство и топлоснабдяване

Развивайки технологията, човек се е научил да произвежда топлина в големи обеми и да я пренася на доста значителни разстояния. Топлинната енергия за големите градове се произвежда в големи топлоелектрически централи. От друга страна, все още има много потребители, които се топлоснабдяват от малки и средни котелни. В селските райони домакинствата се отопляват с битови котли и печки.

Технологиите за производство на топлина допринасят значително за замърсяването на околната среда. Изгаряйки гориво, човек отделя голямо количество вредни вещества в околния въздух.

Използване на топлина

Като цяло, човек произвежда много повече топлина, отколкото използва за собствена полза. Ние просто разсейваме много топлина в околния въздух.

Топлината се губи
поради несъвършенството на технологиите за производство на топлина,
при транспортиране на топлина през топлопроводи,
поради несъвършенството на отоплителните системи,
поради несъвършенството на жилищата,
поради несъвършена вентилация на сградите,
при отстраняване на "излишната" топлина в различни технологични процеси,
при изгаряне на производствени отпадъци,
с изгорели газове на превозни средства при двигатели с вътрешно горене.

За да се опише състоянието на нещата при производството и потреблението на топлина от човек, думата прахосничество е много подходяща. Пример за, бих казал, прословуто прахосничество е изгарянето на свързан газ в петролните находища.

Нови технологии за топлоснабдяване

Човешкото общество харчи много усилия и пари, за да получи топлина:
извлича гориво дълбоко под земята;
транспортира гориво от находища до предприятия и жилища;
изгражда инсталации за производство на топлина;
изгражда топлофикационни мрежи за топлоразпределение.

Вероятно трябва да се замисли: всичко разумно ли е тук, всичко оправдано ли е?

Така наречените технически и икономически предимства на модерните системи за топлоснабдяване са по своята същност моментни. Те са свързани със значително замърсяване на околната среда и нерационално използване на ресурсите.

Има топлина, която не трябва да се извлича. Това е топлината на слънцето. Трябва да се използва.

Една от крайните цели на технологията за топлоснабдяване е производството и доставката на топла вода. Използвали ли сте някога външен душ? Контейнер с кран, монтиран на открито място под лъчите на слънцето. Много прост и достъпен начин за доставяне на топла (дори гореща) вода. Какво ви пречи да го използвате?

С помощта на термопомпите човек използва топлината на Земята. Термопомпата не се нуждае от гориво, не се нуждае от разширена отоплителна система с нейните топлинни загуби. Количеството електроенергия, необходимо за работа на термопомпа, е сравнително малко.

Ползите от най-модерната и напреднала технология ще бъдат анулирани, ако нейните плодове се използват глупаво. Защо да произвеждате топлина далеч от потребителите, да я транспортирате, след това да я разпределяте в жилища, затопляйки Земята и околния въздух по пътя?

Необходимо е да се развие разпределено производство на топлина възможно най-близо до местата на потребление или дори в комбинация с тях. Отдавна е известен метод за производство на топлина, наречен когенерация. Когенерационните инсталации произвеждат електричество, топлина и студ. За ползотворното използване на тази технология е необходимо да се развие човешката среда като единна система от ресурси и технологии.

Изглежда, че за да се създадат нови технологии за топлоснабдяване, трябва
преглед на съществуващите технологии,
опитайте се да избягате от техните недостатъци,
събират на една основа за взаимодействие и взаимно се допълват,
да се възползват напълно от силните си страни.
Това предполага разбиране

Човекът, както знаете, принадлежи към хомойотермни или топлокръвни организми. Това означава ли, че температурата на тялото му е постоянна, т.е. тялото не реагира на промените в температурата на околната среда? Реагира и дори много чувствително. Постоянството на телесната температура всъщност е резултат от непрекъснато протичащи реакции в тялото, които поддържат топлинния му баланс непроменен.

От гледна точка на метаболитните процеси, производството на топлина е страничен ефект от химични реакции на биологично окисление, по време на които хранителните вещества, влизащи в тялото - мазнини, протеини, въглехидрати - претърпяват трансформации, завършващи с образуването на вода и въглероден диоксид. Същите реакции с отделяне на топлинна енергия протичат и в организмите на пойкилотермните или хладнокръвни животни, но поради значително по-ниската си интензивност телесната температура на пойкилотермните животни само леко надвишава температурата на околната среда и се променя в съответствие с последно.

Всички химични реакции, протичащи в живия организъм, зависят от температурата. А при пойкилотермните животни интензивността на процесите на преобразуване на енергията, съгласно правилото на van't Hoff *, нараства пропорционално на външната температура. При хомеотермичните животни тази зависимост е маскирана от други ефекти. Ако хомойотермният организъм се охлади под комфортна температура на околната среда, интензивността на метаболитните процеси и следователно производството на топлина в него се увеличава, предотвратявайки намаляването на телесната температура. Ако терморегулацията е блокирана при тези животни (например по време на анестезия или увреждане на определени части на централната нервна система), кривата на производството на топлина спрямо температурата ще бъде същата като при пойкилотермните организми. Но дори и в този случай остават значителни количествени разлики между метаболитните процеси при пойкилотермните и хомойотермните животни: при дадена телесна температура интензивността на енергийния обмен на единица телесна маса в хомоотермните организми е най-малко 3 пъти по-висока от интензивността на метаболизма при пойкилотермните организми.

Много животни, различни от бозайници и птици, са в състояние да променят телесната си температура до известна степен чрез "поведенческа терморегулация" (напр. рибите могат да плуват в по-топла вода, гущерите и змиите могат да "слънчеви бани"). Истински хомойотермичните организми са в състояние да използват както поведенчески, така и автономни методи на терморегулация, по-специално те могат да произвеждат допълнителна топлина, ако е необходимо поради активирането на метаболизма, докато други организми са принудени да се съсредоточат върху външни източници на топлина.

Температурата на повечето топлокръвни бозайници е в диапазона от 36 до 40 ° C, въпреки значителните разлики в размера на тялото. В същото време интензивността на метаболизма (M) зависи от телесното тегло (m) като негова експоненциална функция: M = k x m 0,75, т.е. стойността на M/m 0,75 е една и съща за мишката и за слона, въпреки че скоростта на метаболизма на 1 kg телесно тегло при мишката е много по-висока от тази на слона. Този така наречен закон за намаляване на интензивността на метаболизма в зависимост от телесното тегло отразява факта, че производството на топлина съответства на интензивността на преноса на топлина в околното пространство. При дадена температурна разлика между вътрешната среда на тялото и околната среда загубата на топлина на единица телесна маса е толкова по-голяма, колкото по-голямо е отношението между повърхността и обема на тялото, като последното съотношение намалява с увеличаване на размера на тялото .

Телесна температура и топлинен баланс

Когато е необходима допълнителна топлина за поддържане на постоянна телесна температура, тя може да се генерира от:

1) доброволна двигателна активност;
2) неволна ритмична мускулна активност (треперене, причинено от студ);
3) ускоряване на метаболитните процеси, които не са свързани с мускулна контракция.

При възрастни треперенето е най-важният неволен механизъм на термогенезата. „Термогенеза без треперене“ се среща при новородени животни и деца, както и при малки, адаптирани към студ животни и животни в зимен сън. Основният източник на "термогенеза без треперене" е така наречената кафява мазнина - тъкан, характеризираща се с излишък от митохондрии и "многослойно" разпределение на мазнини (многобройни малки капчици мазнина, заобиколени от митохондрии). Тази тъкан се намира между лопатките, в подмишниците и на някои други места.

За да не се променя температурата на тялото, производството на топлина трябва да е равно на загубата на топлина. Съгласно закона на Нютон за охлаждане, отделената от тялото топлина (минус загубите, свързани с изпарението) е пропорционална на температурната разлика между вътрешността на тялото и околното пространство. При хората топлопредаването е нула при околна температура от 37 ° C, а когато температурата спадне, тя се увеличава. Преносът на топлина също зависи от провеждането на топлина в тялото и периферния кръвен поток.

Термогенезата, свързана с метаболизма в покой (фиг. 1), се балансира от процесите на топлообмен в зоната на температурата на околната среда T 2 -T 3 ако кожният кръвоток постепенно намалява, докато температурата намалява от T 3 към Т 2 . При температури под Т 2 постоянството на телесната температура може да се поддържа само чрез увеличаване на термогенезата пропорционално на загубата на топлина. Най-високото производство на топлина, осигурено от тези механизми при хората, съответства на метаболитно ниво 3-5 пъти по-високо от интензивността на основния метаболизъм и характеризира долната граница на диапазона на терморегулация T 1 . Ако тази граница бъде превишена, се развива хипотермия, която може да доведе до смърт от хипотермия.

При температура на околната среда над T 3 температурното равновесие може да се поддържа чрез отслабване на интензивността на метаболитните процеси. Всъщност температурният баланс се установява благодарение на допълнителен механизъм за пренос на топлина - изпаряването на отделената пот. Температура Т 4 съответства на горната граница на диапазона на терморегулация, който се определя от максималната интензивност на изпотяване. При средна температура над T 4 настъпва хипертермия, която може да доведе до смърт от прегряване. Температурен диапазон Т 2 -T 3 , в рамките на който телесната температура може да се поддържа на постоянно ниво без участието на допълнителни механизми за производство на топлина или изпотяване, се нарича термонеутрална зона. В този диапазон интензивността на метаболизма и производството на топлина по дефиниция са минимални.

температура на човешкото тяло

Топлината, произведена от тялото в норма (т.е. при равновесни условия), се отделя в околното пространство от повърхността на тялото, така че температурата на частите на тялото в близост до повърхността му трябва да бъде по-ниска от температурата на централните му части. Поради неправилността на геометричните форми на тялото разпределението на температурата в него се описва със сложна функция. Например, когато леко облечен възрастен е в стая с температура на въздуха 20 ° C, температурата на дълбокия мускул на бедрото е 35 ° C, дълбоките слоеве на мускула на прасеца е 33 ° C, температурата в центърът на стъпалото е само 27–28 °C, а ректалната температура е приблизително 37 °C. Колебанията в телесната температура, причинени от промени във външната температура, са най-силно изразени близо до повърхността на тялото и в краищата на крайниците (фиг. 2).

Ориз. 2. Температурата на различни области на човешкото тяло в условия на студ (A) и топлина (B)

Самата вътрешна температура на тялото не е постоянна нито в пространството, нито във времето. При термонеутрални условия температурните разлики във вътрешните области на тялото са 0,2–1,2 °C; дори в мозъка температурната разлика между централната и външната част достига повече от 1 °C. Най-високата температура се отбелязва в ректума, а не в черния дроб, както се смяташе преди. На практика температурните промени във времето обикновено представляват интерес, така че се измерват във всяка една конкретна област.

За клинични цели е за предпочитане да се измерва ректалната температура (термометърът се вкарва през ануса в ректума на стандартна дълбочина от 10-15 cm). Оралната, по-точно сублингвалната, температура обикновено е с 0,2–0,5 ° C по-ниска от ректалната. Влияе се от температурата на вдишвания въздух, храната и напитките.

В изследванията на спортната медицина често се измерва температурата на хранопровода (над входа на стомаха), която се записва с помощта на гъвкави термични сензори. Такива измервания отразяват промените в телесната температура по-бързо от записването на ректалната температура.

Аксиларната температура може да служи и като индикатор за основната телесна температура, защото когато ръката е плътно притисната към гърдите, температурните градиенти се изместват така, че границата на вътрешния слой достига до аксилата. Това обаче отнема известно време. Особено след като сте били на студено, когато повърхностните тъкани са били охладени и в тях е настъпила вазоконстрикция (това е особено често при настинка). В този случай, за да се установи топлинно равновесие в тези тъкани, трябва да мине около половин час.

В някои случаи вътрешната температура се измерва във външния слухов канал. Това става с помощта на гъвкав сензор, който се поставя близо до тъпанчето и се предпазва от външни температурни влияния с памучен тампон.

Обикновено температурата на кожата се измерва, за да се определи температурата на повърхностния слой на тялото. В този случай измерването в една точка дава неадекватен резултат. Ето защо на практика средната кожна температура обикновено се измерва в областта на челото, гърдите, корема, рамото, предмишницата, гърба на ръката, бедрото, подбедрицата и дорзалната повърхност на стъпалото. При изчисляване се взема предвид площта на съответната повърхност на тялото. „Средната температура на кожата“, установена по този начин при комфортна температура на околната среда, е приблизително 33–34 °C.

Температурата на човешкото тяло варира през деня: тя е минимална в ранните сутрешни часове и максимална (често с два пика) през деня (фиг. 3). Амплитудата на денонощните колебания е приблизително 1 °C. При животните, активни през нощта, температурният максимум се наблюдава през нощта. Най-лесно би било да обясним тези факти, като кажем, че повишаването на температурата се получава в резултат на повишена физическа активност, но това обяснение се оказва неправилно.

Температурните колебания са един от многото ежедневни ритми. Дори ако изключим всички ориентиращи външни сигнали (светлина, температурни промени, време на хранене), телесна температура

продължава да се колебае ритмично, но периодът на колебание в този случай е от 24 до 25 часа.По този начин дневните колебания в телесната температура се основават на ендогенен ритъм („биологичен часовник“), обикновено синхронизиран с външни сигнали, по-специално с въртене на Земята. При пътуванията, свързани с пресичането на земните меридиани, обикновено са необходими 1-2 седмици, докато температурният ритъм влезе в съответствие с начина на живот, определен от новото местно време за тялото.

Ритми с по-дълги периоди се наслагват върху ритъма на дневните температурни промени, например температурен ритъм, синхронизиран с менструалния цикъл.

При ходене например топлоотделянето е 3-4 пъти, а при тежка физическа работа дори 7-10 пъти по-високо, отколкото в покой. Увеличава се и през първите часове след хранене (с около 10–20%). Ректалната температура по време на маратонско бягане може да достигне 39–40°C, а в някои случаи почти 41°C. От друга страна, средната температура на кожата се понижава поради изпотяване и изпаряване, предизвикано от физическо натоварване. По време на суб-максимална работа, докато има изпотяване, повишаването на вътрешната температура е почти независимо от околната температура в диапазона 15-35°C. Дехидратацията на тялото води до повишаване на вътрешната температура и значително намалява работоспособността.

Разсейване на топлината

Как топлината, която се е появила в недрата на тялото, го напуска? Частично със секрети и с издишан въздух, но ролята на основен охладител играе кръвта. Поради високия си топлинен капацитет, кръвта е много подходяща за тази цел. Той отнема топлината от измитите от него клетки на тъканите и органите и я пренася през кръвоносните съдове към кожата и лигавиците. Това е мястото, където се осъществява преносът на топлина. Следователно кръвта, изтичаща от кожата, е с приблизително 3 °C по-студена от входящата кръв. Ако тялото е лишено от способността да премахва топлината, тогава само за 2 часа температурата му се повишава с 4 ° C, а повишаването на температурата до 43–44 ° C по правило е несъвместимо с живота.

Преносът на топлина в крайниците до известна степен се определя от факта, че кръвният поток тук се извършва по принципа на противотока. Дълбоките големи съдове на крайниците са разположени успоредно, поради което кръвта, следваща артериите към периферията, отдава топлината си на близките вени. Така капилярите, разположени в краищата на крайниците, получават предварително охладена кръв, така че пръстите на ръцете и краката са най-чувствителни към ниски температури.

Условията за пренос на топлина са: провеждане на топлина H П, конвекция H Да се, радиация H изли изпаряване H испански. Общият топлинен поток се определя от сумата на тези компоненти:

з двуетажно легло= З П+ З Да се+ З изл+ З испански .

Предаването на топлина чрез проводимост възниква, когато тялото е в контакт (независимо дали е изправено, седнало или легнало) с плътен субстрат. Големината на топлинния поток се определя от температурата и топлопроводимостта на съседния субстрат.

Ако кожата е по-топла от околния въздух, слоят въздух в близост до нея се нагрява, издига се и се заменя с по-студен и по-плътен въздух. Движещата сила на този конвективен поток е разликата между температурите на тялото и околната среда в близост до него. Колкото повече движения се случват във външния въздух, толкова по-тънък става граничният слой (максимална дебелина 8 mm).

За диапазона от биологични температури преносът на топлина, дължащ се на радиация H rad може да се опише с достатъчна точност с помощта на уравнението:

з изл= h изл x (Т кожата- T изл) x A,

където Т кожата– средна кожна температура, T изл– средна температура на излъчване (температура на околните повърхности, напр. стените на помещението),
A е ефективната повърхност на тялото и
ч изле коефициентът на топлопреминаване поради радиация.
коефициент h излотчита излъчвателната способност на кожата, която за дълговълново инфрачервено лъчение е приблизително 1 независимо от пигментацията, т.е. кожата излъчва почти толкова енергия, колкото едно напълно черно тяло.

Около 20% от топлообмена на човешкото тяло при неутрални температурни условия се дължи на изпарението на водата от повърхността на кожата или от лигавиците на дихателните пътища. Преносът на топлина чрез изпарение се осъществява дори при 100% относителна влажност на околния въздух. Това се случва, докато температурата на кожата е по-висока от температурата на околната среда и кожата е напълно хидратирана поради достатъчно изпотяване.

Когато температурата на околната среда надвишава температурата на тялото, преносът на топлина може да се извърши само чрез изпарение. Ефективността на охлаждането поради изпотяване е много висока: с изпаряването на 1 литър вода човешкото тяло може да отдели една трета от общата топлина, генерирана в условията на почивка за целия ден.

Влияние на дрехите

Ефективността на облеклото като топлоизолатор се дължи на най-малките обеми въздух в структурата на тъканта или в купчината, в която не възникват забележими конвективни течения. В този случай топлината се пренася само чрез проводимост, а въздухът е лош проводник на топлина.

Фактори на околната среда и топлинен комфорт

Влиянието на околната среда върху топлинния режим на човешкото тяло се определя от поне четири физични фактора: температура на въздуха, влажност, радиационна температура и скорост на въздуха (вятъра). От тези фактори зависи дали субектът чувства „топлинен комфорт“, дали му е горещо или студено. Условието за комфорт е, че тялото не се нуждае от работата на механизмите за терморегулация, т.е. няма да има нужда да трепери или да се поти, а кръвотокът в периферните органи може да поддържа междинна скорост. Това състояние съответства на споменатата по-горе термонеутрална зона.

Тези четири физически фактора са донякъде взаимозаменяеми по отношение на комфорта и необходимостта от терморегулация. С други думи, усещането за студ, причинено от ниска температура на въздуха, може да бъде отслабено чрез съответно повишаване на температурата на излъчване. Ако атмосферата изглежда задушна, усещането може да се облекчи чрез понижаване на влажността или температурата на въздуха. Ако температурата на излъчване е ниска (студени стени), за постигане на комфорт е необходимо повишаване на температурата на въздуха.

Според последните проучвания стойността на комфортна температура за леко облечен (риза, долни гащи, дълги памучни панталони) седнал субект е приблизително 25–26 ° C при 50% влажност на въздуха и равни температури на въздуха и стените. Съответната стойност за гол субект е 28 °C. Средната температура на кожата е приблизително 34°C. По време на физическа работа, тъй като субектът изразходва все повече и повече физическо усилие, комфортната температура намалява. Например за лека работа в офиса предпочитаната температура на въздуха е приблизително 22°C. Колкото и да е странно, по време на тежка физическа работа стайната температура, при която не се получава изпотяване, се усеща като твърде ниска.

Диаграмата на фиг. 4 показва как корелират стойностите на комфортната температура, влажността и температурата на околния въздух по време на лека физическа работа. Всяка степен на дискомфорт може да бъде свързана с една температурна стойност - ефективната температура (ET). Числената стойност на ET се намира чрез проектиране върху оста X на точката, в която линията на дискомфорт пресича кривата, съответстваща на 50% относителна влажност. Например, всички комбинации от стойности на температура и влажност в тъмносивата зона (30°C при 100% относителна влажност или 45°C при 20% относителна влажност и т.н.) съответстват на ефективна температура от 37°C, което от своя страна отговаря на определена степен на дискомфорт. В диапазона от по-ниски температури влиянието на влажността е по-малко (наклонът на линиите на дискомфорт е по-стръмен), тъй като в този случай приносът на изпарението към общия топлопренос е незначителен. Дискомфортът се увеличава с повишаване на средната температура и влажност на кожата. Когато стойностите на параметрите, които определят максималната влажност на кожата (100%), бъдат превишени, топлинният баланс вече не може да се поддържа. По този начин човек е в състояние да издържи на условия извън тази граница само за кратко време; потта в същото време тече на потоци, тъй като се освобождава повече, отколкото може да се изпари. Линиите на дискомфорт се изместват, разбира се, в зависимост от топлоизолацията, осигурена от облеклото, скоростта на вятъра и естеството на упражнението.

Комфортни температури на водата

Водата има много по-висока топлопроводимост и топлинен капацитет от въздуха. Когато водата е в движение, полученият турбулентен поток близо до повърхността на тялото отнема топлината толкова бързо, че при температура на водата 10 ° C дори силен физически стрес не позволява поддържане на топлинно равновесие и настъпва хипотермия. Ако тялото е в пълен покой, за постигане на топлинен комфорт температурата на водата трябва да бъде 35-36°C. В зависимост от дебелината на изолиращата мастна тъкан, долната максимална комфортна температура във водата варира от 31 до 36 °C.

Следва продължение

* Според правилото на van't Hoff, когато температурата се промени с 10 ° C (в диапазона от 20 до 40 ° C), консумацията на кислород от тъканите се променя в същата посока 2-3 пъти.

ТОПЛОКРЪВНИ И СТУДЕНОКРЪВНИ ЖИВОТНИ

В процеса на еволюционно развитие бозайниците, птиците и хората са развили способността постоянно да поддържат еднаква телесна температура. Независимо от температурата на външната среда, тоест както в топлина, така и в студ, телесната температура на тази група животни и хора не се променя, а се поддържа на същото ниво. Тази способност за поддържане на постоянна температура създава по-постоянни условия, които са важни за нормалното функциониране на организма и го прави относително по-малко зависим от условията на околната среда.

Животните, чието тяло, поради наличието на редица адаптации, поддържа постоянна температура, се наричат ​​топлокръвни (хомеотермични). Хората също са топлокръвни.

Безгръбначните и значителна част от гръбначните животни нямат постоянна температура. Телесната температура на тези животни зависи от температурата на околната среда, в която се намират. Ако температурата на околната среда се понижи, телесната температура на тези животни намалява и, обратно, повишаването на температурата на околната среда води до повишаване на телесната температура на тези животни. Тази група животни се нарича студенокръвни (пойкилотермни). Тялото им е лишено от адаптации, които биха позволили да регулират собствената си температура.

Интензивността на жизнените процеси, протичащи в тялото на тези животни, е подложена на колебания и зависи от температурата на околната среда. Значението на това обстоятелство може да се покаже чрез примера на жаба: през зимата, когато телесната й температура достигне 0 °, тя скача на разстояние от 10-15 cm; през лятото, когато телесната й температура се повиши до 20-25 °, нейните скокове дори надхвърлят 100 cm.

ПРОИЗВОДСТВО НА ТОПЛИНА В ОРГАНИЗМА

Топлината в тялото се образува в резултат на окисляването на хранителните вещества до крайни продукти от тяхното разграждане. Мястото, където основно се генерира топлина, емускули. В мускулите образуването на топлина се случва дори когато човек е в пълен покой. Малките мускулни движения вече допринасят за повече генериране на топлина, а при ходене генерирането на топлина се увеличава с 60-80%. При мускулна работа образуването на топлина се увеличава 4-5 пъти. В допълнение към скелетните мускули, генерирането на топлина се извършва в черния дроб, бъбреците и други органи. Преди всичко температурата на черния дроб. В него, в сравнение с други органи (на единица тегло), се генерира повече топлина.

Образуването на топлина в тялото е съпроводено с нейното връщане. Тялото губи толкова топлина, колкото генерира. Топлината не се задържа в човешкото тяло, в противен случай той ще умре в рамките на няколко часа.

Тези сложни процеси на регулиране на образуването и отделянето на топлина от тялото се наричат ​​терморегулация и се осъществяват от редица адаптивни механизми, които трябва да се вземат предвидкоито ще минем.

РЕГУЛИРАНЕ НА ТОПЛОПРОИЗВОДСТВОТО И ТОПЛОПРЕДАВАНЕТО

Телесната температура остава постоянна поради факта, че с помощта на редица механизми в тялото централната нервна система регулира както производството, така и отделянето на топлина.

В клетките и органите на нашето тяло протичат окислителни процеси, които са придружени от освобождаване на енергия. Промяната в интензивността на окислителните процеси и следователно в интензивността на освобождаването на енергия води до промяна в генерирането на топлина.

Топлината се консумира от тялото по различни начини. Основните начини за пренос на топлина са: загуба на топлина чрез провеждане, т.е. нагряване, на околния въздух и радиация; освен това топлината се консумира с издишвания въздух, по време на изпаряването на потта и т.н.

Следователно телесната температура на топлокръвните животни остава постоянна поради факта, че нервната система регулира, от една страна, интензивността на окислителните процеси, т.е. образуването на топлина, и, от друга страна, интензивността на пренос на топлина. Тези взаимосвързани процеси, наречени химична и физическа терморегулация, се дължат на дейността на централната нервна система.

Химична терморегулация. Химическата терморегулация се разбира като промяна в интензивността на метаболизма, която възниква под въздействието на околната среда. Промяната в температурата на външната среда се улавя от кожатаnymi рецептори и рефлективно има промяна в интензивността на метаболизма, т.е. генериране на топлина. Съществува например определена връзка между температурата на въздуха и метаболизма в организма. Така че, когато температурата на въздуха намалява, образуването на топлина в тялото се увеличава.

По-голямата част от топлината се генерира в мускулите. Един от адаптивните механизми е мускулното треперене, което се случва на студа. Треперенето, което се появява при охлаждане на тялото, е резултат от рефлекс. Когато температурата на околната среда спадне, кожните рецептори, които възприемат температурни раздразнения, се дразнят; в тях възниква възбуждане, което отива в централната нервна система и оттам към мускулите, предизвиквайки техните периодични контракции.

По този начин треперенето и студените тръпки, които изпитваме през студения сезон или в студена стая, са рефлексни действия, които засилват метаболизма и следователно увеличават генерирането на топлина.

Повишеният метаболизъм се получава под въздействието на студ, дори когато няма мускулни движения. Това беше показано в експеримента, когато животното беше охладено. Оказа се, че ако животното се охлади, то се засилва независимо дали треперенето е дошло или не.

Значително количество топлина се образува и в коремните органи – черния дроб и бъбреците. Това може да се види чрез измерване на температурата на кръвта, която тече към черния дроб, и температурата на изтичащата кръв. Оказва се, че температурата на изтичащата кръв е по-висока от температурата на входящата. Поради това се затопля, когато тече през черния дроб

С повишаването на температурата на въздуха генерирането на топлина в тялото намалява.

Статия по темата Образуване и отдаване на телесна топлина