Mennyi hő termelődik a szervezetben A hőszabályozás mechanizmusa az emberi szervezetben. Orvosi készülékek testhőmérséklet mérésére

A testhőmérsékletet szabályozó élettani mechanizmusok összességét a hőszabályozás fiziológiai rendszerének nevezzük.
Hőtermelés a szervezetben. A testben a hő a tápanyagok oxidációja eredményeként képződik a fehérjék, zsírok és szénhidrátok lebontása során. Azt az energiát, amely korábban látens állapotban volt bennük, a szervezet felszabadítja, elfogyasztja és végső soron hő formájában leadja.
A fő hőtermelés helye az izmok. Ez a folyamat akkor is folytatódik, ha a személy nyugalomban van. A kisebb izommozgások már hozzájárulnak a nagyobb hőtermeléshez, séta közben pedig 60-80%-kal megnő a mennyisége. Izommunka során a hőképződés 4-5-szörösére nő. A vázizmokon kívül hőképződés történik a gyomorban, a belekben, a májban, a vesékben és más szervekben is.
A testben a hőképződés együtt jár annak visszatérésével. A test annyi hőt veszít, amennyit termel, különben az ember néhány órán belül meghal.
A test hőképződésének és felszabadulásának ezeket az összetett szabályozási folyamatait hőszabályozásnak nevezik, és számos adaptív mechanizmus hajtja végre, amelyeket most megvizsgálunk.
A hőtermelés és hőátadás szabályozása. A testhőmérséklet állandó marad, mivel a hő képződése és felszabadulása egyaránt szabályozott a szervezetben.
A hőt a szervezet többféleképpen fogyasztja el. A hőátadás fő módja a hővezetés, azaz a környező levegő és a sugárzás felmelegítése általi hőveszteség; emellett hőt fogyasztanak a kilélegzett levegővel, az izzadság elpárologtatására stb.
Következésképpen az emberi test hőmérséklete állandó marad annak következtében, hogy egyrészt az oxidatív folyamatok, azaz a hőképződés intenzitása, másrészt a hőátadás intenzitása és térfogata szabályozott. . Ezt a két szabályozási módot kémiai és fizikai hőszabályozásnak nevezzük.
A kémiai hőszabályozás alatt az anyagcsere intenzitásának megváltozását értjük a környezet hatására. Van egy bizonyos kapcsolat a levegő hőmérséklete és a szervezet anyagcseréje között. Tehát, amikor a levegő hőmérséklete csökken, a hő képződése a szervezetben nő.
A hő nagy része az izmokban termelődik. A hidegben az izmok remegnek. A környezeti hőmérséklet csökkenésekor a hőmérsékleti irritációt észlelő bőrreceptorok irritálódnak: gerjesztés lép fel bennük, amely a központi idegrendszerbe, majd onnan az izmokhoz jut, és ezek összehúzódását okozza. Így a hideg évszakban vagy a hideg szobában tapasztalható reszketés és hidegrázás olyan reflexhatás, amely fokozza az anyagcserét, és ezáltal fokozza a hőtermelést. A megnövekedett anyagcsere hideg hatására még akkor is, ha nincsenek izommozgások.
Jelentős mennyiségű hő keletkezik a hasi szervekben is - a májban és a vesében. Ez látható a májba és a májból kiáramló vér hőmérsékletének mérésével. Kiderül, hogy a kiáramló vér hőmérséklete magasabb, mint a beáramló vér hőmérséklete. Ezért a vér felmelegszik, miközben átfolyik a májon.
A levegő hőmérsékletének emelkedésével a test hőtermelése csökken.
Fizikai hőszabályozás. A környezeti hőmérséklet emelkedésével vagy csökkenésével nemcsak az oxidációs folyamatok változnak, vagyis a hőtermelés, hanem a hőátadás is, a hőmérséklet csökkenésével pedig a hőátadás csökken, növekedésével pedig nő.
A hőt a test főként vezetés és sugárzás útján adja le, más módon csak egy részét. Így a vezetés útján történő hőátadás a testben keletkező összes hő 31%-a, a sugárzás révén - 44%, 10%-a a víz elpárologtatása során, 12%-a, amikor a vizet elpárologtatja a tüdőben, 3%-a. a hőt a belélegzett levegő, valamint a kiürült vizelet és széklet felmelegítésére fordítják.
A vezetés révén a test hőt veszít, hogy felmelegítse a környező levegőt és a tárgyakat, amelyekkel érintkezik. A hőátadás másik módja a hősugárzás. Ugyanakkor megtörténik
a testtől bizonyos távolságra lévő tárgyak melegítése.
Hogyan változik a hőátadás? A hőátadásban fontos szerepet játszik a bőrerek tágulása és szűkülése. Mindenki tudja, hogy a hideg, fagyos levegőben az ember bőre sápadt lesz, és amikor a levegőt felmelegítik, vörösen forró, kipirosodik.
A bőrszín változása annak tudható be, hogy a hideg hatására az erek, elsősorban az arteriolák beszűkülnek. Ennek eredményeként csökken a test felszínére irányuló véráramlás, és ennek következtében a vezetésen és a sugárzáson keresztüli hőátadás is csökken.
A hő hatására a bőr edényei kitágulnak, a vér bőségesen áramlik a test felszínére, ami hozzájárul a hővezetés és a hősugárzás megnövekedéséhez. Ily módon hő csak akkor kerül a környezetbe, ha a levegő hőmérséklete a testhőmérséklet alatt van. Minél kisebb a különbség a bőr és a levegő hőmérséklete között, annál kevesebb hő kerül a környezetbe. Ebben az esetben az izzadás jelentős szerepet játszik. Amikor 1 g verejték elpárolog, 0,58 kcal veszít. Mivel az izzadás és a párolgás minden hőmérsékleten folyamatosan megtörténik, ebben az esetben az ember által elveszített kalória mennyisége az izzadás intenzitásától függ. Átlagos hőmérsékleten egy személy körülbelül 800 ml izzadságot veszít naponta. Ekkora izzadság elvesztésével 450-500 kcal fogy. A hőmérséklet emelkedésével a verejtékkiválasztás fokozódik, és néha eléri a több litert is.
A legtöbb izzadság akkor szabadul fel, ha a levegő hőmérséklete egyenlő vagy magasabb, mint a testhőmérséklet. Ilyen körülmények között a hő átadása sugárzás vezetésével nem lehetséges, ezért azt főként az izzadság fogyasztja el.
Forró országokban vagy forró helyiségekben, ahol a levegő hőmérséklete 37 °C vagy valamivel magasabb, a hő csak párolgás útján szabadul fel. Ugyanakkor az emberből napközben akár 4,5 liter verejték szabadul fel, ami 2400-2800 kcal megtérülést biztosít.
A fizikai munka során nagy mennyiségű izzadság vész el, és ez bármilyen hőmérsékleten megtörténik. Becslések szerint a különösen kemény munka során az ember naponta akár 9 liter verejtéket is veszít, és így akár 5000 kcal-t is lead a párolgás következtében.
Az izzadás nagymértékben függ a levegő vízgőzzel való telítettségétől. Egyenlő hőmérsékleti feltételek mellett nagyobb izzadságpárolgás és ennek következtében nagyobb hőveszteség érhető el alacsony vízgőztartalom mellett a levegőben. Ezért azokon a helyeken, ahol a levegő szárazabb, könnyen elviselhető a hő.
Az izzadság elpárolgását az áthatolhatatlan ruházat (gumi, édesség elleni öltöny stb.) akadályozza meg. Az ilyen ruhás ember hidegben is izzad, mivel állandó légréteg keletkezik körülötte, ami a szellőzés hiánya miatt nem frissül. Ez a levegőréteg gőzökkel telített, ami megakadályozza az izzadság további elpárolgását. Ezért lehetetlen hosszú ideig tartózkodni ezekben az öltönyökben, mivel ez a testhőmérséklet emelkedését okozza.
Forró országokban, forró műhelyekben, hosszú túrák során az ember nagy mennyiségű verejtéket veszít. A szomjúság megjelenik, de a víz nem oltja el; ellenkezőleg, minél több vizet iszik valaki, annál jobban izzad és annál szomjasabb lesz.
Az izzadsággal együtt a sók is elvesznek, ezért nem csak a vízveszteség, hanem a sóveszteség pótlása is szükségessé válik. Ebből a célból 0,5% sót adnak az ivóvízhez. Az ilyen enyhén sós vizet forró boltokban, hosszú túrákon stb. adják. Csillapítja a szomjat és javítja a közérzetet.
A légzés szerepet játszik a hőátadásban. A hőt a tüdő vízpárologtatására, részben a belélegzett levegő felmelegedésére fordítják. Hidegben reflexes légzéslassulás lép fel, magas hőmérsékleten pedig felgyorsul a légzés, úgynevezett termikus légszomj lép fel.
A jobb hőátadás érdekében nagy jelentősége van a levegő keringésének. Amikor a levegő mozgásban van, a test körül nem jön létre állandó felmelegített és gőzzel telített levegőréteg. Ez a ventillátorok, ventilátorok stb. jelentősége. A ruházat viszont fix levegőréteget hoz létre, és ezáltal akadályozza a hőátadást.
A hőátadást a bőr alatti zsír megakadályozza. Minél vastagabb a zsírréteg, annál rosszabb. Ezért azok, akiknek vastag zsírrétegük van a bőr alatti szövetben, könnyebben tolerálják a hideget, mint a vékonyak.
Az emberi test hőmérséklete állandó. Mérése a hónaljban vagy a végbélben történik (csecsemőknél). Az átlagos hőmérséklet a hónaljban 36,5-36,9 ° C, a végbélben kissé magasabb (37,2-37,5 C). A belső szervek hőmérséklete magasabb az átlagos testhőmérsékletnél, például a máj hőmérséklete 38-38,5°C. Az emberi test hőmérséklete a nap folyamán ingadozik. A legalacsonyabb értéke délután 3-4 órakor van.
éjszaka, majd fokozatosan növekszik, 16 óránál elérve a legmagasabb pontot, majd ismét csökkenni kezd. A hőmérséklet-ingadozások az átlagérték 0,5°C-on belüli értékén belül fordulnak elő.
A testhőmérséklet erősen megemelkedhet izommunka során, és elérheti a 38-39°C-ot vagy akár a 40°C-ot is. A munka befejezésekor gyorsan leesik és eléri a normál értéket.
A testhőmérséklet állandóságát a már leírt két mechanizmus tartja fenn: a kémiai és a fizikai hőszabályozás. Az emberi test képességei azonban korlátozottak, és bizonyos körülmények között ezek a mechanizmusok nem elegendőek. Ekkor a hőmérséklet állandósága megsérül, és ennek növekedése vagy csökkenése figyelhető meg. A normál feletti hőmérséklet-emelkedést láznak nevezzük. Láz léphet fel, mert a hőtermelés a hőveszteség változása nélkül nő, vagy fordítva, a hőtermelés változatlan marad, és a hőveszteség csökken.
A hőmérséklet 32-33°C-ra csökkentése, valamint 42-43°C fölé emelése halálhoz vezet.
hőszabályozási központok. A termoregulációs központ, az úgynevezett termikus központ, a diencephalonban található. Tevékenységét két tényező határozza meg: a vér hőmérséklete és a reflexhatások. Ha a diencephalont mosó vér hőmérséklete megemelkedik, akkor a hőszabályozási központ felizgat, és a szervezet aktivitásában olyan változások következnek be, amelyek hozzájárulnak annak csökkenéséhez. A vérhőmérséklet csökkenésével a hőtermelő központ úgy reagál, hogy a hőmérséklet növekedéséhez hozzájáruló folyamatok intenzitása nő.
A gerjesztés másik módja a reflexhatások. Az emberi bőr hőmérséklet-ingadozásainak kitéve a receptorokban gerjesztés lép fel, amely belép a hőközpontba. Innen az impulzusok már a hőtermeléssel (izmok, máj, stb.) és a hőátadással összefüggő szervekbe jutnak, és változást okoznak azok tevékenységében. A hőszabályozási központokból a hőtermelő és hőátadó szervek felé a gerjesztés a szimpatikus idegrendszeren keresztül jut el.
Az agykéreg kiemelkedően nagy szerepet játszik a hőszabályozásban. Normál körülmények között a hőtermelés és a hőátadás folyamata a hatása alatt áll.
Az ember hőkomfort hőmérséklete a levegőben általában + 19 ° C, vízben - + 34 ° C. Ilyen hőmérsékleten a hőszabályozó rendszer nem kapcsol be.
A 36,6 ° C-os állandó testhőmérséklet fenntartásához egy személynek napi 200 kcal-t kell költenie.
A testhőmérséklet 0,1 ° -os csökkenése az immunitás csökkenéséhez vezet.
A természetben a hidegpattanások általában nagyon élesek. Annak érdekében, hogy fájdalommentesen elviselje az éghajlati "meglepetéseket", az embert meg kell mérsékelni.
Tudniillik a szervezetnek három szintje van a különböző erősségű ingerekre: edzés, aktiválás és stressz. A nagy hideg stressz, beleértve a mentálisat is. Ha előre fél a hipotermiától, fagyassza le magát, és már jóval beburkolja magát, mielőtt kimenne a hidegbe, akkor sürgősen nem csak a testét, hanem az idegeit is meg kell mérsékelnie. A túlélési kísérlet kimutatta, hogy az emberek általában nem a hidegtől halnak meg, hanem attól, hogy félnek tőle.
A keménykedési kedv stratégiai feladat elé állítja az embert: egy életre megbarátkozni a hideggel. "Az élvezet határa" lehetővé teszi egy taktikai probléma megoldását: a hideg vagy a meleg adagolását. Ha a stratégia ösztönzi a keményedést, akkor a taktika irányítja a keményedési terhelést. Sőt, ezt a szervezet egyéni fiziológiai sajátosságainak megfelelően, és természetesen az adott éghajlati viszonyokat is figyelembe véve teszi.
A temperáláshoz való pszichológiai hozzáállás szükségessége, az iránta való érdeklődés - ez a legfontosabb elv. Nem pazarolhat rá időt.
A keményedés lényege a hőszabályozási folyamatok betanítása, amely magában foglalja a hőtermelést és a hőátadást. A lehűlés serkenti egyrészt a szervezetben a hőtermelés fokozódását, másrészt a megóvás, nem pedig a kiadás vágyát. Az edzés megtanítja a testet egyértelműen reagálni a hidegre, gyorsan és aktívan reagálni az alacsony környezeti hőmérsékletre fokozott hőtermeléssel és csökkent hőátadással. Így a hideg ellenére a normál testhőmérséklet megmarad. Egy edzetlen emberben a hőszabályozás mechanizmusai gyengébben működnek, a testhőmérséklet csökken, ami az immunvédelem gyengüléséhez és a kórokozó mikroorganizmusok aktivitásának növekedéséhez vezet. Ennek eredményeként - megfázás, influenza stb., amelyek nemcsak kivonják őket a működőképes állapotból, hanem káros hatásokat is felhalmoznak, ami elkerülhetetlenül aláássa a szervezet általános potenciálját és csökkenti vitalitását.

Hőérték
Hőforrások
Hőtermelés és hőszolgáltatás
A hő felhasználása
A hőellátás új technológiái

Hőérték

A hő az élet egyik forrása a Földön. A tűznek köszönhetően lehetővé vált az emberi társadalom születése és fejlődése. Ősidőktől a mai napig hűségesen szolgáltak minket a hőforrások. A technológiai fejlődés eddig példátlan szintje ellenére az embernek, akárcsak sok ezer évvel ezelőtt, még mindig szüksége van melegre. A világ népességének növekedésével nő a hőigény.

A hő az emberi környezet egyik legfontosabb erőforrása. Szükséges, hogy az ember fenntartsa a saját életét. Hőre is szükség van a technológiákhoz, amelyek nélkül a modern ember nem tudja elképzelni a létezését.

Hőforrások

A legrégebbi hőforrás a nap. Később a tűz az ember rendelkezésére állt. Ennek alapján az ember megalkotta a fosszilis tüzelőanyagokból hő nyerésének technológiáját.

Viszonylag a közelmúltban nukleáris technológiákat használnak hőtermelésre. A fosszilis tüzelőanyagok elégetése azonban továbbra is a hőtermelés fő módja.

Hőtermelés és hőszolgáltatás

A technológia fejlesztése során az ember megtanulta nagy mennyiségben hőt termelni és meglehetősen jelentős távolságokra továbbítani. A nagyvárosok hőjét nagy hőerőművekben állítják elő. Másrészt továbbra is sok fogyasztó van, akiket kis- és közepes méretű kazánházak látnak el hővel. Vidéken a háztartásokat háztartási kazánokkal és kályhákkal fűtik.

A hőtermelési technológiák jelentősen hozzájárulnak a környezetszennyezéshez. Az üzemanyag elégetésével az ember nagy mennyiségű káros anyagot bocsát ki a környező levegőbe.

A hő felhasználása

Általában az ember sokkal több hőt termel, mint amennyit saját hasznára használ fel. Egyszerűen sok hőt oszlatunk el a környező levegőben.

A hő elvész
a hőtermelési technológiák tökéletlensége miatt,
amikor hőt szállítanak hővezetékeken,
a fűtési rendszerek tökéletlensége miatt,
a ház tökéletlensége miatt,
az épületek nem megfelelő szellőzése miatt,
a "felesleges" hő eltávolításakor különböző technológiai folyamatokban,
termelési hulladék elégetésekor,
járművek kipufogógázaival a belső égésű motorokon.

Az egyén hőtermelése és -fogyasztása terén fennálló helyzet leírására a pazarlás szó jól illik. A hírhedt pazarlás egyik példája a kapcsolódó gáz olajmezőkön való elégetése.

A hőellátás új technológiái

Az emberi társadalom sok erőfeszítést és pénzt költ a hő megszerzésére:
mélyen a föld alatt nyeri ki az üzemanyagot;
üzemanyagot szállít a lerakódásokból a vállalkozásokba és lakásokba;
hőtermelő berendezéseket épít;
hőelosztó fűtési hálózatokat épít ki.

Valószínűleg el kellene gondolkodni: itt minden ésszerű, minden indokolt?

A modern hőellátó rendszerek úgynevezett műszaki és gazdasági előnyei eleve pillanatnyiak. Jelentős környezetszennyezéssel és az erőforrások irracionális felhasználásával járnak együtt.

Van hő, amit nem kell elszívni. Ez a nap melege. Használni kell.

A hőszolgáltatási technológia egyik végső célja a melegvíz előállítása és szállítása. Használtál már kültéri zuhanyzót? Nyitott helyen a Nap sugarai alatt elhelyezett csaptelepes tartály. Nagyon egyszerű és megfizethető módja a meleg (akár meleg) víz ellátásának. Mi akadályoz meg abban, hogy használd?

A hőszivattyúk segítségével az ember a Föld hőjét használja fel. A hőszivattyúnak nincs szüksége tüzelőanyagra, nincs szüksége meghosszabbított fűtővezetékre a hőveszteségeivel együtt. A hőszivattyú működéséhez szükséges villamos energia mennyisége viszonylag kicsi.

A legmodernebb és legfejlettebb technológia előnyei semmissé válnak, ha a gyümölcseit ostobán használják fel. Miért kell hőt termelni a fogyasztóktól távol, elszállítani, majd szétosztani a lakásokba, felmelegítve a Földet és a környező levegőt útközben?

Az elosztott hőtermelést a fogyasztási helyekhez minél közelebb, vagy akár azokkal kombinálva kell fejleszteni. A kogenerációnak nevezett hőtermelési módszer régóta ismert. A kapcsolt erőművek villamos energiát, hőt és hideget termelnek. E technológia eredményes használatához szükséges az emberi környezet egységes erőforrás- és technológiarendszerként történő fejlesztése.

Úgy tűnik, hogy új hőellátási technológiák létrehozásához szükséges
felülvizsgálja a meglévő technológiákat,
próbáljon megszabadulni a hiányosságaitól,
egyetlen alapon gyűjtsenek interakciót és kiegészítsék egymást,
teljes mértékben kihasználják erősségeiket.
Ez megértést jelent

Az ember, mint tudod, a homoioterm, vagyis melegvérű szervezetekhez tartozik. Ez azt jelenti, hogy testének hőmérséklete állandó, pl. a szervezet nem reagál a környezeti hőmérséklet változásaira? Reagál, sőt nagyon érzékenyen. A testhőmérséklet állandósága valójában a szervezetben folyamatosan lezajló reakciók eredménye, amelyek a hőegyensúlyt változatlanok tartják.

Az anyagcsere folyamatok szempontjából a hőtermelés a biológiai oxidáció kémiai reakcióinak mellékhatása, melynek során a szervezetbe kerülő tápanyagok - zsírok, fehérjék, szénhidrátok - átalakulnak, ami víz és szén-dioxid képződéssel végződik. Ugyanezek a hőenergia felszabadulással járó reakciók a poikiloterm, vagyis hidegvérű állatok szervezetében is előfordulnak, de lényegesen kisebb intenzitásuk miatt a poikiloterm állatok testhőmérséklete csak kis mértékben haladja meg a környezeti hőmérsékletet, és a hőmérsékletnek megfelelően változik. utóbbi.

Az élő szervezetben végbemenő összes kémiai reakció a hőmérséklettől függ. A poikiloterm állatokban pedig az energiaátalakítási folyamatok intenzitása a van't Hoff-szabály * szerint a külső hőmérséklettel arányosan növekszik. A homeoterm állatoknál ezt a függőséget más hatások takarják el. Ha egy homoioterm szervezetet kényelmes környezeti hőmérséklet alá hűtünk, az anyagcsere-folyamatok intenzitása és ennek következtében a hőtermelés megnő, megakadályozva a testhőmérséklet csökkenését. Ha ezeknél az állatoknál a hőszabályozás blokkolva van (például érzéstelenítés vagy a központi idegrendszer bizonyos részeinek károsodása esetén), a hőtermelés és a hőmérséklet görbéje ugyanaz lesz, mint a poikiloterm organizmusoknál. De még ebben az esetben is jelentős mennyiségi különbségek maradnak a poikiloterm és homeoterm állatok anyagcsere-folyamatai között: adott testhőmérsékleten a homoioterm élőlényekben az egységnyi testtömegre jutó energiacsere intenzitása legalább 3-szor nagyobb, mint a poikilotermikus szervezetben az anyagcsere intenzitása. szervezetek.

Sok nem emlős és nem madár állat képes bizonyos mértékig megváltoztatni testhőmérsékletét a "viselkedési hőszabályozás" révén (például a halak úszhatnak melegebb vízben, a gyíkok és a kígyók "napozhatnak"). A valóban homoioterm élőlények a hőszabályozás viselkedési és autonóm módszereit egyaránt képesek alkalmazni, különösen az anyagcsere aktiválódása miatt szükség esetén plusz hőt termelnek, míg más élőlények külső hőforrásokra kényszerülnek.

A legtöbb melegvérű emlős hőmérséklete 36 és 40 ° C között van, a testméret jelentős eltérései ellenére. Ugyanakkor az anyagcsere intenzitása (M) függ a testtömegtől (m), mint annak exponenciális függvénye: M = k x m 0,75, i.e. az M/m 0,75 értéke azonos az egér és az elefánt esetében, bár az 1 testtömegkilogrammonkénti anyagcsere sebessége egérben sokkal magasabb, mint az elefánté. Az anyagcsere intenzitásának testtömegtől függő csökkentésének ez az úgynevezett törvénye azt tükrözi, hogy a hőtermelés megfelel a környező térbe történő hőátadás intenzitásának. A test belső környezete és a környezet közötti adott hőmérsékletkülönbség esetén a testtömegegységre jutó hőveszteség annál nagyobb, minél nagyobb a test felületének és térfogatának aránya, és ez utóbbi arány a testméret növekedésével csökken. .

Testhőmérséklet és hőegyensúly

Ha további hőre van szükség az állandó testhőmérséklet fenntartásához, azt a következők generálhatják:

1) önkéntes motoros tevékenység;
2) akaratlan ritmikus izomtevékenység (hideg okozta remegés);
3) az izomösszehúzódással nem összefüggő anyagcsere-folyamatok felgyorsítása.

Felnőtteknél a hidegrázás a termogenezis legfontosabb akaratlan mechanizmusa. A "nem reszkető termogenezis" újszülött állatoknál és gyermekeknél, valamint kicsi, hideghez alkalmazkodó és hibernált állatoknál fordul elő. A „nem reszkető termogenezis” fő forrása az úgynevezett barna zsír – egy szövet, amelyet a mitokondriumok feleslege és a zsír „multikuláris” eloszlása ​​jellemez (számos kis zsírcsepp, mitokondriumokkal körülvéve). Ez a szövet a lapockák között, a hónaljban és néhány más helyen található.

Annak érdekében, hogy a testhőmérséklet ne változzon, a hőtermelésnek egyenlőnek kell lennie a hőveszteséggel. Newton lehűlési törvénye szerint a test által leadott hő (levonva a párolgási veszteségeket) arányos a test belseje és a környező tér közötti hőmérséklet-különbséggel. Emberben a hőátadás nulla 37 ° C-os környezeti hőmérsékleten, és amikor a hőmérséklet csökken, akkor nő. A hőátadás a testen belüli hővezetéstől és a perifériás véráramlástól is függ.

A nyugalmi anyagcserével kapcsolatos termogenezist (1. ábra) a T környezeti hőmérsékleti zónában zajló hőátadási folyamatok egyensúlyozzák 2 -T 3 ha a bőr véráramlása fokozatosan csökken, ahogy a hőmérséklet T-ról csökken 3 T-nek 2 . T alatti hőmérsékleten 2 a testhőmérséklet állandósága csak úgy tartható fenn, ha a hőveszteséggel arányosan növeljük a termogenezist. Az e mechanizmusok által biztosított legmagasabb hőtermelés az emberben az alapmetabolizmus intenzitásánál 3-5-ször magasabb metabolikus szintnek felel meg, és a T hőszabályozási tartomány alsó határát jellemzi. 1 . Ha ezt a határt túllépik, hipotermia alakul ki, ami a hipotermia miatti halálhoz vezethet.

T feletti környezeti hőmérsékleten 3 a hőmérsékleti egyensúly az anyagcsere-folyamatok intenzitásának gyengítésével tartható fenn. Valójában a hőmérsékleti egyensúly egy további hőátadási mechanizmusnak köszönhető - a felszabaduló verejték elpárolgásának. Hőmérséklet T 4 megfelel a hőszabályozási tartomány felső határának, amelyet az izzadás maximális intenzitása határoz meg. T feletti középhőmérsékleten 4 hipertermia lép fel, ami túlmelegedés következtében halálhoz vezethet. Hőmérséklet tartomány T 2 -T 3 ún. termosemleges zóna. Ebben a tartományban az anyagcsere és a hőtermelés intenzitása értelemszerűen minimális.

emberi testhőmérséklet

A test által normál körülmények között (vagyis egyensúlyi körülmények között) termelt hőt a test felülete adja le a környező térnek, így a felület közelében lévő testrészek hőmérséklete legyen alacsonyabb, mint a központi részeinek hőmérséklete. A test geometriai formáinak egyenetlensége miatt a benne lévő hőmérséklet-eloszlást komplex függvény írja le. Például, ha egy enyhén öltözött felnőtt egy 20 °C-os levegő hőmérsékletű helyiségben tartózkodik, a comb mély izomzatának hőmérséklete 35 °C, a vádli izom mélyrétegeinek hőmérséklete 33 °C, a hőmérséklet a lábfej közepe mindössze 27–28 °C, a végbél hőmérséklete pedig körülbelül 37 °C. A külső hőmérséklet változása okozta testhőmérséklet-ingadozás a testfelszín közelében és a végtagok végén a legkifejezettebb (2. ábra).

Rizs. 2. Az emberi test különböző területeinek hőmérséklete hideg (A) és meleg (B) körülmények között

Maga a test belső hőmérséklete sem térben, sem időben nem állandó. Termoneutrális körülmények között a test belső régióiban a hőmérséklet-különbségek 0,2–1,2 °C; még az agyban is eléri az 1 °C-ot a hőmérsékletkülönbség a központi és a külső részek között. A legmagasabb hőmérsékletet a végbélben észlelik, és nem a májban, ahogy korábban gondolták. A gyakorlatban a hőmérséklet időbeli változásai általában érdekesek, ezért azt bármely meghatározott területen mérik.

Klinikai célokra célszerű a végbél hőmérsékletét mérni (a hőmérőt a végbélnyíláson keresztül a végbélbe 10-15 cm szabványos mélységig behelyezzük). Az orális, pontosabban a nyelv alatti hőmérséklet általában 0,2–0,5 °C-kal alacsonyabb, mint a végbélben. Befolyásolja a belélegzett levegő, étel és ital hőmérséklete.

A sportorvosi kutatások során gyakran mérik a nyelőcső hőmérsékletét (a gyomor bejárata felett), amelyet rugalmas hőérzékelők segítségével rögzítenek. Az ilyen mérések gyorsabban tükrözik a testhőmérséklet változásait, mint a rektális hőmérséklet rögzítése.

A hónalj hőmérséklete a test maghőmérsékletének indikátora is lehet, mivel amikor a kart szorosan a mellkashoz nyomják, a hőmérsékleti gradiensek eltolódnak, így a belső réteg határa eléri a hónaljat. Ez azonban eltart egy ideig. Főleg hidegben tartózkodás után, amikor a felületes szövetek lehűlnek és érszűkület lépett fel bennük (ez főleg megfázásnál gyakori). Ebben az esetben a termikus egyensúly megteremtéséhez ezekben a szövetekben körülbelül fél órának kell eltelnie.

Egyes esetekben a maghőmérsékletet a külső hallójáratban mérik. Ez rugalmas érzékelővel történik, amelyet a dobhártya közelében helyeznek el, és egy vattacsomóval védik a külső hőmérsékleti hatásoktól.

Általában a bőr hőmérsékletét mérik a test felszíni rétegének hőmérsékletének meghatározására. Ebben az esetben az egy ponton végzett mérés nem megfelelő eredményt ad. Ezért a gyakorlatban a bőr átlagos hőmérsékletét általában a homlokon, a mellkason, a hason, a vállon, az alkaron, a kézháton, a combon, a lábszáron és a láb háti felszínén mérik. A számítás során a megfelelő testfelület területét veszik figyelembe. Az így kapott „átlagos bőrhőmérséklet” kényelmes környezeti hőmérsékleten körülbelül 33–34 °C.

Az emberi testhőmérséklet napközben ingadozik: a kora reggeli órákban minimális, nappal pedig maximális (gyakran két tetővel) (3. ábra). A napi ingadozások amplitúdója körülbelül 1 °C. Az éjszaka aktív állatoknál a hőmérsékleti maximum éjszaka figyelhető meg. Ezeket a tényeket legegyszerűbb azzal magyarázni, hogy a hőmérséklet-emelkedés a fokozott fizikai aktivitás eredményeként következik be, de ez a magyarázat tévesnek bizonyul.

A hőmérséklet-ingadozások egyike a sok napi ritmusnak. Még ha kizárunk minden orientáló külső jelet (fény, hőmérséklet változás, étkezési idő), a testhőmérsékletet

továbbra is ritmikusan ingadozik, de az oszcilláció időtartama ebben az esetben 24-25 óra, így a testhőmérséklet napi ingadozása egy endogén ritmuson („biológiai óra”) alapul, amely általában külső jelekkel, különösen a a Föld forgása. A földi meridiánok átkelésével összefüggő utazások során általában 1-2 hét kell ahhoz, hogy a hőmérsékleti ritmus összhangba kerüljön az új helyi idő szerint a szervezet számára meghatározott életmóddal.

A hosszabb periódusú ritmusok a napi hőmérséklet-változások ritmusára szuperponálódnak, például a menstruációs ciklussal szinkronizált hőmérsékleti ritmus.

Séta közben például 3-4-szeres a hőtermelés, megerőltető fizikai munkavégzésnél pedig akár 7-10-szerese is, mint nyugalomban. Az étkezés utáni első órákban is megemelkedik (kb. 10-20%-kal). A végbélhőmérséklet a maratoni futás során elérheti a 39-40°C-ot, esetenként közel 41°C-ot is. Másrészt a bőr átlagos hőmérséklete csökken a testmozgás okozta izzadás és párolgás miatt. A szubmaximális munkavégzés során, amíg izzadás történik, a maghőmérséklet emelkedése szinte független a környezeti hőmérséklettől a 15-35°C tartományban. A szervezet kiszáradása a belső hőmérséklet emelkedéséhez vezet, és jelentősen csökkenti a teljesítményt.

Hőleadás

Hogyan hagyja el a testet a belekben keletkezett hő? Részben váladékkal és kilélegzett levegővel, de a fő hűtő szerepét a vér tölti be. A vér nagy hőkapacitása miatt nagyon alkalmas erre a célra. Hőt vesz fel az általa mosott szövetek és szervek sejtjeitől, és az ereken keresztül a bőrre és a nyálkahártyára viszi. Itt történik a hőátadás. Ezért a bőrből kiáramló vér körülbelül 3 °C-kal hidegebb, mint a beáramló vér. Ha a testet megfosztják a hő eltávolításának képességétől, akkor mindössze 2 óra alatt a hőmérséklete 4 ° C-kal emelkedik, és a hőmérséklet 43–44 ° C-ra emelkedése általában összeegyeztethetetlen az élettel.

A végtagokban a hőátadást bizonyos mértékig az határozza meg, hogy a véráramlás itt ellenáramú elv szerint történik. A végtagok mély, nagy erei párhuzamosan helyezkednek el, aminek köszönhetően az artériákat a perifériára követő vér a közeli vénákba adja le hőjét. Így a végtagok végein elhelyezkedő hajszálerek előhűtött vért kapnak, így a kéz- és lábujjak a legérzékenyebbek az alacsony hőmérsékletre.

A hőátadás feltételei: H hővezetés P, konvekciós H Nak nek, H sugárzás izlés párolgás H spanyol. A teljes hőáramot a következő összetevők összege határozza meg:

H emeletes= H P+ H Nak nek+ H izl+ H spanyol .

A vezetés általi hőátadás akkor következik be, amikor a test érintkezik (akár állva, akár ülve, akár fekve) egy sűrű szubsztrátummal. A hőáram nagyságát a szomszédos hordozó hőmérséklete és hővezető képessége határozza meg.

Ha a bőr melegebb, mint a környező levegő, akkor a vele szomszédos légréteg felmelegszik, felemelkedik, és hidegebb és sűrűbb levegő váltja fel. Ennek a konvektív áramlásnak a hajtóereje a test és a közeli környezet hőmérséklete közötti különbség. Minél több mozgás történik a külső levegőben, annál vékonyabb lesz a határréteg (maximum vastagsága 8 mm).

A biológiai hőmérsékleti tartományra a H rad sugárzás okozta hőátadás kellő pontossággal leírható a következő egyenlettel:

H izl= h izl x (T bőr- T izl) x A,

ahol T bőr– átlagos bőrhőmérséklet, T izl– átlagos sugárzási hőmérséklet (a környező felületek, pl. a helyiség falainak hőmérséklete),
A a test effektív felülete és
h izl a sugárzás hatására bekövetkező hőátadási tényező.
együttható h izl figyelembe veszi a bőr emissziós képességét, amely a hosszú hullámú infravörös sugárzásnál megközelítőleg 1 pigmentációtól függetlenül, pl. a bőr majdnem annyi energiát sugároz, mint egy teljesen fekete test.

Az emberi test hőátadásának körülbelül 20%-a semleges hőmérsékleti viszonyok között a bőr felszínéről vagy a légutak nyálkahártyájáról történő vízpárolgásnak köszönhető. A párolgás útján történő hőátadás még a környezeti levegő 100%-os relatív páratartalma mellett is megtörténik. Ez addig történik, amíg a bőr hőmérséklete magasabb, mint a környezeti hőmérséklet, és a bőr teljesen hidratált a megfelelő izzadás miatt.

Ha a környezeti hőmérséklet meghaladja a testhőmérsékletet, a hőátadás csak párologtatással valósítható meg. Az izzadás miatti hűtés hatásfoka igen magas: 1 liter víz elpárologtatásával az emberi szervezet a teljes, pihenő körülmények között keletkező hő harmadát tudja leadni egész napra.

A ruhák hatása

A ruházat hőszigetelőként való hatékonysága a szövött anyag szerkezetében vagy a halomban lévő legkisebb levegőmennyiségnek köszönhető, amelyben nem keletkeznek észrevehető konvektív áramok. Ebben az esetben a hőt csak vezetés útján továbbítják, és a levegő rossz hővezető.

Környezeti tényezők és hőkomfort

A környezetnek az emberi test termikus rezsimjére gyakorolt ​​hatását legalább négy fizikai tényező határozza meg: a levegő hőmérséklete, páratartalma, sugárzási hőmérséklete és a levegő (szél) sebessége. Ezektől a tényezőktől függ, hogy az alany „hőkomfortot” érez-e, meleg vagy hideg van-e. A kényelem feltétele, hogy a szervezetnek ne legyen szüksége a hőszabályozási mechanizmusok munkájára, pl. nem kell remegnie vagy izzadnia, és a perifériás szervek véráramlása közepes sebességet tud fenntartani. Ez az állapot megfelel a fent említett termoneutrális zónának.

Ez a négy fizikai tényező a kényelem és a hőszabályozás szükségessége tekintetében némileg felcserélhető. Más szóval, az alacsony levegőhőmérséklet okozta hidegérzet a sugárzási hőmérséklet megfelelő emelésével csillapítható. Ha fülledtnek érzi a légkört, az érzést a levegő páratartalmának vagy hőmérsékletének csökkentésével lehet enyhíteni. Ha a sugárzási hőmérséklet alacsony (hideg falak), a komfortérzet eléréséhez a levegő hőmérsékletének növelése szükséges.

A legújabb tanulmányok szerint egy enyhén öltözött (ing, alsónadrág, hosszú pamutnadrág) ülő alany kényelmes hőmérsékletének értéke körülbelül 25–26 °C 50%-os páratartalom mellett, azonos levegő- és falhőmérséklet mellett. A megfelelő érték meztelen alanynál 28 °C. A bőr átlagos hőmérséklete körülbelül 34°C. Fizikai munka során, ahogy az alany egyre nagyobb fizikai erőfeszítést igényel, a kényelmes hőmérséklet csökken. Például könnyű irodai munkákhoz az előnyös levegőhőmérséklet körülbelül 22°C. Furcsa módon nehéz fizikai munka során túl alacsonynak érzi a szobahőmérsékletet, amelynél nem történik izzadás.

ábrán látható diagram. A 4. ábra azt mutatja, hogy a komforthőmérséklet, a páratartalom és a környezeti levegő hőmérséklete hogyan korrelál a könnyű fizikai munka során. A kényelmetlenség minden foka hozzárendelhető egy hőmérsékleti értékhez - az effektív hőmérséklethez (ET). Az ET számértékét úgy kapjuk meg, hogy az X-tengelyre vetítjük azt a pontot, ahol a diszkomfort vonala metszi az 50%-os relatív páratartalomnak megfelelő görbét. Például a sötétszürke területen (30°C 100%-os relatív páratartalomnál 45°C 20%-os relatív páratartalomnál stb.) a hőmérséklet és páratartalom összes kombinációja 37°C-os effektív hőmérsékletnek felel meg, ami viszont a kényelmetlenség bizonyos fokának felel meg. Alacsonyabb hőmérséklet tartományban a páratartalom hatása kisebb (a diszkomfort vonalak meredeksége meredekebb), mivel ebben az esetben a párolgás hozzájárulása a teljes hőátadáshoz elenyésző. A kellemetlen érzés a bőr átlagos hőmérsékletének és nedvességtartalmának növekedésével nő. A maximális bőrnedvességet (100%) meghatározó paraméterértékek túllépése esetén a hőegyensúly már nem tartható fenn. Így az ember csak rövid ideig képes ellenállni az ezen a határon kívül eső körülményeknek; az izzadság ugyanakkor patakokban folyik, mivel több szabadul fel, mint amennyit el tud párologtatni. A kényelmetlenség vonalai természetesen a ruházat által biztosított hőszigeteléstől, a szélsebességtől és a gyakorlat jellegétől függően változnak.

Kényelmes vízhőmérséklet

A víznek sokkal nagyobb a hővezető képessége és hőkapacitása, mint a levegőnek. Amikor a víz mozgásban van, a test felszíne közelében kialakuló turbulens áramlás olyan gyorsan hőt von el, hogy 10 °C-os vízhőmérsékleten még az erős fizikai igénybevétel sem teszi lehetővé a termikus egyensúly fenntartását, és hipotermia lép fel. Ha a test teljesen nyugalomban van, a hőkomfort eléréséhez a víz hőmérsékletének 35-36 ° C-nak kell lennie. A szigetelő zsírszövet vastagságától függően az alsó maximális komforthőmérséklet a vízben 31-36 °C között van.

Folytatjuk

* A van't Hoff-szabály szerint, ha a hőmérséklet 10 °C-kal változik (20-40 °C tartományban), a szövetek oxigénfogyasztása 2-3-szorosára változik ugyanabba az irányba.

MELEGVÉRŰ ÉS HIDEGVÉRŰ ÁLLATOK

Az evolúciós fejlődés során az emlősök, a madarak és az emberek képesek arra, hogy állandóan ugyanazt a testhőmérsékletet tartsák fenn. Függetlenül a külső környezet hőmérsékletétől, azaz melegben és hidegben is, ezen állat- és embercsoport testhőmérséklete nem változik, hanem ugyanazon a szinten marad. Ez az állandó hőmérséklet fenntartásának képessége állandóbb feltételeket teremt, amelyek fontosak a szervezet normális működéséhez, és viszonylag kevésbé függővé teszi a környezeti feltételektől.

Azokat az állatokat, amelyek teste számos adaptáció jelenléte miatt állandó hőmérsékletet tart fenn, melegvérűnek (homeoterm) nevezik. Az emberek is melegvérűek.

A gerinctelenek és a gerincesek jelentős része nem állandó hőmérsékletű. Ezeknek az állatoknak a testhőmérséklete a környezet hőmérsékletétől függ, ahol tartózkodnak. Ha a környezeti hőmérséklet csökken, ezeknek az állatoknak a testhőmérséklete csökken, és fordítva, a környezeti hőmérséklet emelkedése ezen állatok testhőmérsékletének növekedésével jár. Ezt az állatcsoportot hidegvérűnek (poikilotermikusnak) nevezik. Testükben nincsenek olyan alkalmazkodások, amelyek lehetővé tennék saját hőmérsékletük szabályozását.

Az állatok testében lezajló életfolyamatok intenzitása ingadozásoknak van kitéve, és a környezeti hőmérséklettől függ. Ennek a körülménynek a jelentőségét a béka példája mutathatja be: télen, amikor testhőmérséklete megközelíti a 0 °-ot, 10-15 cm távolságot ugrik át; nyáron, amikor testhőmérséklete 20-25 °C-ra emelkedik, ugrásai még a 100 cm-t is meghaladják.

HŐTERMELÉS A SZERVEZETBEN

A testben a hő a tápanyagok oxidációja következtében keletkezik a lebomlásuk végtermékeivé. Az a hely, ahol főként a hőtermelés zajlikizmok. Az izmokban a hőképződés akkor is megtörténik, amikor az ember teljes nyugalomban van. A kisebb izommozgások már hozzájárulnak a nagyobb hőtermeléshez, séta közben pedig 60-80%-kal nő a hőtermelés. Izommunka során a hőképződés 4-5-szörösére nő. A vázizmokon kívül a májban, a vesében és más szervekben is fellép a hő. Mindenekelőtt a máj hőmérséklete. Ebben a többi szervhez képest (súlyegységenként) több hő keletkezik.

A testben a hőképződés együtt jár annak visszatérésével. A test annyi hőt veszít, amennyit termel. A hő nem marad el az emberi testben, különben néhány órán belül meghalna.

A test hőképződésének és leadásának ezeket az összetett szabályozási folyamatait hőszabályozásnak nevezik, és számos adaptív mechanizmus hajtja végre, amelyeket figyelembe kell venni.amelyen át fogunk menni.

A HŐTERMELÉS ÉS HŐÁLLÍTÁS SZABÁLYOZÁSA

A testhőmérséklet állandó marad annak köszönhetően, hogy a központi idegrendszer a szervezetben számos mechanizmus segítségével szabályozza a hőtermelést és -leadást egyaránt.

Testünk sejtjeiben, szerveiben oxidatív folyamatok mennek végbe, melyek energia felszabadulásával járnak. Az oxidatív folyamatok intenzitásának, következésképpen az energialeadás intenzitásának változása a hőtermelés változását vonja maga után.

A hőt a szervezet többféleképpen fogyasztja el. A hőátadás fő módjai a következők: a környező levegő és sugárzás vezetése, azaz fűtése általi hőveszteség; emellett hőt fogyaszt a kilélegzett levegő, az izzadság elpárolgása során stb.

Következésképpen a melegvérű állatok testhőmérséklete állandó marad annak következtében, hogy az idegrendszer szabályozza egyrészt az oxidatív folyamatok, azaz a hőképződés intenzitását, másrészt az oxidatív folyamatok intenzitását. hőátadás. Ezek az egymással összefüggő folyamatok, amelyeket kémiai és fizikai hőszabályozásnak neveznek, a központi idegrendszer tevékenységének köszönhető.

Kémiai hőszabályozás. A kémiai hőszabályozás alatt az anyagcsere intenzitásának változását értjük, amely a környezet hatására következik be. A külső környezet hőmérsékletének változását a bőr rögzítinymi receptorok és reflexszerűen megváltozik az anyagcsere, azaz a hőtermelés intenzitása. Van például bizonyos kapcsolat a levegő hőmérséklete és a szervezet anyagcseréje között. Tehát, amikor a levegő hőmérséklete csökken, a hő képződése a szervezetben nő.

A hő nagy része az izmokban termelődik. Az egyik adaptív mechanizmus a hidegben fellépő izomremegés. A test lehűlésekor fellépő borzongás egy reflex eredménye. Amikor a környezeti hőmérséklet csökken, a hőmérsékleti irritációt észlelő bőrreceptorok irritálódnak; izgalom lép fel bennük, ami a központi idegrendszerbe, onnan pedig az izmokhoz jut, és ezek időszakos összehúzódásait okozza.

Így a hideg évszakban vagy a hideg szobában tapasztalható reszketés és hidegrázás olyan reflexhatás, amely fokozza az anyagcserét, és ezáltal fokozza a hőtermelést.

A megnövekedett anyagcsere hideg hatására még akkor is, ha nincsenek izommozgások. Ezt mutatták ki a kísérletben, amikor az állatot lehűtötték. Kiderült, hogy ha az állatot lehűtik, akkor attól függetlenül felerősödik, hogy jött-e a remegés vagy sem.

Jelentős mennyiségű hő képződik a hasi szervekben - a májban és a vesében is. Ezt a májba áramló vér és a kiáramló vér hőmérsékletének mérésével láthatjuk. Kiderül, hogy a kiáramló vér hőmérséklete magasabb, mint a beáramló vér hőmérséklete. Ezért felmelegszik, amikor átfolyik a májon

A levegő hőmérsékletének emelkedésével a test hőtermelése csökken.

Cikk a testhő képződése és leadása témában