Яка кількість тепла утворюється в організмі. Механізм регулювання тепла в організмі людини. Медичні прилади для вимірювання температури тіла

Сукупність фізіологічних механізмів, які здійснюють регулювання температури тіла, називається фізіологічною системою терморегуляції.
Утворення тепла в організмі. Тепло в організмі утворюється внаслідок окислення харчових речовин у процесі розпаду білків, жирів та вуглеводів. Енергія, яка раніше знаходилася в них у прихованому стані, звільняється, витрачається і в кінцевому рахунку віддається організмом у вигляді тепла.
Місцем, де переважно відбувається утворення тепла, є м'язи. Цей процес відбувається навіть тоді, коли людина перебуває у повному спокої. Незначні м'язові рухи вже сприяють більшому утворенню тепла, а при ходьбі його кількість підвищується на 60-80 %. При м'язовій роботі утворення тепла зростає в 4-5 разів. Крім скелетних м'язів, теплоутворення відбувається у шлунку, кишках, печінці, нирках та інших органах.
Утворення тепла в організмі супроводжується його віддачею. Організм втрачає стільки тепла, скільки у ньому утворюється, інакше людина загинула протягом кількох годин.
Ці складні процеси регуляції освіти та віддачі тепла організмом називаються терморегуляцією і здійснюються рядом пристосувальних механізмів, до розгляду яких ми перейдемо.
Регуляція теплоутворення та тепловіддачі. Температура тіла залишається незмінною завдяки тому, що в організмі регулюється як утворення, так і віддача тепла.
Тепло витрачається організмом різними шляхами. Основним шляхом тепловіддачі є втрата тепла проведенням, тобто нагріванням навколишнього повітря та випромінюванням; крім того, тепло витрачається з повітрям, що видихається, на випаровування поту і т. д.
Отже, температура тіла людини зберігається постійної завдяки тому, що регулюється, з одного боку, інтенсивність окислювальних процесів, тобто утворення тепла, з другого, - інтенсивність і обсяг тепловіддачі. Ці два способи регуляції отримали назву хімічної та фізичної терморегуляції.
Під хімічною терморегуляцією розуміють зміну інтенсивності обміну речовин під впливом довкілля. Існує певна залежність між температурою повітря та обміном речовин в організмі. Так, при зниженні температури повітря утворення тепла в організмі посилюється.
Найбільша частина тепла утворюється у м'язах. На холоді відбувається тремтіння м'язів. При зниженні температури навколишнього середовища дратуються шкірні рецептори, що сприймають температурні подразнення: у них виникає збудження, що йде в центральну нервову систему і звідти до м'язів, викликаючи їх скорочення. Таким чином, тремтіння та озноб, які ми відчуваємо в холодну пору року або в холодному приміщенні, є рефлекторними актами, що сприяють посиленню обміну речовин, а отже, збільшенню утворення тепла. Посилення обміну речовин відбувається під впливом холоду, навіть коли відсутні м'язові рухи.
Значна кількість тепла утворюється і в органах черевної порожнини – у печінці та нирках. Це можна простежити, якщо вимірювати температуру крові, що припливає до печінки та відтікає від неї. Виявляється, що температура крові, що відтікає, вище температури притікаючої. Отже, кров нагрілася під час протікання через печінку.
При підвищенні температури повітря теплоутворення в організмі зменшується.
Фізична терморегуляція. При підвищенні чи зниженні температури довкілля відбувається як зміна окисних процесів, т. е. теплоутворення, а й віддачі тепла, причому за зниження температури віддача тепла зменшується, а за підвищенні - збільшується.
Тепло віддається організмом переважно шляхом проведення та випромінювання, і лише деяка частина – іншими шляхами. Так, віддача тепла шляхом проведення становить 31% всього тепла, що утворилося в організмі, шляхом випромінювання - 44 %, при випаровуванні води шкірою втрачається 10 %, при випаровуванні води легкими - 12 %, на нагрівання вдихуваного повітря та виділених сечі та калу витрачається 3 % тепла .
Шляхом проведення тіло втрачає тепло на нагрівання навколишнього повітря та предметів, з якими стикається. Інший шлях тепловіддачі – випромінювання тепла. При цьому відбувається
нагрівання предметів, що знаходяться на певній відстані від тіла.
Як відбувається зміна тепловіддачі? Велику роль тепловіддачі грає розширення і звуження судин шкіри. Всі знають, що на холодному, морозному повітрі шкіра людини блідне, а коли повітря розігріте, розжарене – червоніє.
Зміна кольору шкіри обумовлена ​​тим, що під впливом холоду кровоносні судини, насамперед артеріоли, звужуються. В результаті приплив крові до поверхні тіла зменшується, а отже, знижується і тепловіддача шляхом проведення та випромінювання.
Під впливом тепла судини шкіри розширюються, кров рясно притікає до поверхні тіла, що сприяє посиленню проведення та випромінювання тепла. Таким шляхом тепло віддається в навколишнє середовище тільки тоді, коли температура повітря нижче температури тіла. Чим менша різниця між температурою шкіри та температурою повітря, тим менше тепла віддається у навколишнє середовище. І тут значну роль грає потовиділення. При випаровуванні 1 г поту втрачається 0,58 ккал. Так як потовиділення та випаровування відбувається безперервно за будь-якої температури, то кількість калорій, яку при цьому втрачає людина, залежить від інтенсивності потовиділення. При середній температурі протягом дня людина втрачає близько 800 мл поту. При втраті такої кількості поту витрачається 450-500 ккал. При підвищенні температури виділення поту збільшується і іноді сягає кількох літрів.
Найбільша кількість поту виділяється у тих випадках, коли температура повітря дорівнює або вища за температуру тіла. У умовах передача тепла шляхом проведення випромінювання неможлива, і тому воно витрачається переважно з допомогою потовиділення.
У спекотних країнах або спекотних приміщеннях, де температура повітря дорівнює 37°С або трохи вище, тепло віддається лише випаровуванням. При цьому в людини виділяються протягом до 4,5 л поту, що забезпечує віддачу 2400-2800 ккал.
Велика кількість поту втрачається при фізичній роботі, причому відбувається це за будь-якої температури. Підраховано, що при особливо важких роботах людина втрачає на день до 9 л поту і, таким чином, шляхом випаровування віддає до 5000 ккал.
Потовиділення значною мірою залежить від насичення повітря водяними парами. За рівних температурних умов більше випаровування поту, а отже, і велика втрата тепла забезпечуються в умовах низького вмісту водяної пари в повітрі. Тому спека легко переноситься в тих місцях, де повітря більш сухе.
Випаровуванню поту перешкоджає непроникний одяг (гумова, протиіпритний костюм тощо). Людина в такому одязі потіє навіть на морозі, тому що навколо нього створюється постійний шар повітря, який не оновлюється через відсутність вентиляції. Цей шар повітря насичується парами, що перешкоджає подальшому випаровуванню поту. Тому тривале перебування у цих костюмах неможливе, оскільки викликає підвищення температури тіла.
У спекотних країнах, гарячих цехах, при тривалих походах людина втрачає велику кількість поту. З'являється спрага, але вода не вгамовує її; навпаки, що більше води п'є людина, тим більше потіє і тим більше стає спрага.
Одночасно з згодом губляться солі, тому виникає необхідність поповнити не лише втрату води, а й втрату солей. З цією метою до питної води додають 0,5% кухонної солі. Таку трохи підсолену воду дають у гарячих цехах, при тривалих походах тощо. Вона вгамовує спрагу і покращує самопочуття.
Деяку роль тепловіддачі грає дихання. Тепло витрачається на випаровування води легкими та частково на зігрівання повітря, що вдихається. На холоді відбувається рефлекторне уповільнення дихання, а за високої температури дихання частішає, настає так звана теплова задишка.
Для найкращої віддачі тепла велике значення має циркуляція повітря. Коли повітря перебуває у русі, біля тіла не створюється постійного шару нагрітого і насиченого парами повітря. У цьому полягає значення вентиляторів, обмахування і т. д. Одяг створює нерухомий шар повітря і тим самим ускладнює тепловіддачу.
Віддачі тепла запобігає підшкірному жиру. Чим товстіший шар жиру, тим гірше вона здійснюється. Тому люди з товстим жировим шаром у підшкірній клітковині легше переносять холод, ніж худі.
Температура тіла людини стала. Вона вимірюється в пахвовій западині або у прямій кишці (у грудних дітей). Середня температура в пахвій западині коливається в межах 36,5-36,9 ° С, у прямій кишці - трохи вище (37,2-37,5 ° С). Температура внутрішніх органів вище, ніж середня температура тіла, наприклад, температура печінки дорівнює 38-38,5°С. Температура тіла людини коливається протягом доби. Найнижчою вона буває о 3-4 год
ночі, потім поступово зростає, доходячи до найвищої точки о 16 год, і знову починає знижуватися. Коливання температури відбуваються не більше 0,5°З середньої величини.
Температура тіла може різко підвищитись при м'язовій роботі і дійти до 38-39°С або навіть до 40°С. Після припинення роботи вона швидко падає і доходить до нормальної величини.
Постійність температури тіла підтримується вже описаними двома механізмами: хімічною та фізичною терморегуляцією. Однак можливості людського організму обмежені, і за певних умов ці механізми виявляються недостатніми. Тоді порушується сталість температури і спостерігається її підвищення, або зниження. Підвищення температури вище за норму називається лихоманкою. Гарячка може наступити тому, що збільшується утворення тепла за відсутності змін у тепловіддачі, або, навпаки, теплоутворення залишається незмінним, а тепловіддача зменшується.
Зниження температури до 32-33 ° С, як і збільшення її понад 42-43 ° С, призводить до смерті.
Центри терморегуляції. Центр терморегуляції, який отримав назву теплового центру, знаходиться у проміжному мозку. Діяльність його визначається двома факторами: температурою крові та рефлекторними впливами. Якщо температура крові, що омиває проміжний мозок, підвищена, то центр терморегуляції порушується, й у діяльності організму наступають зміни, які її понижению. При зниженні температури крові центр теплоутворення реагує отже посилюється інтенсивність процесів, сприяють підвищенню температури.
Інший спосіб збудження – рефлекторні впливи. При дії температурних коливань на шкіру людини в рецепторах виникає збудження, що надходить до теплового центру. Звідти імпульси йдуть вже до органів, пов'язаних із теплоутворенням (м'язи, печінка тощо) і з тепловіддачею, і викликають зміну їхньої діяльності. Порушення з центрів терморегуляції до органів теплоутворення та тепловіддачі передається за симпатичною нервовою системою.
Винятково велику роль терморегуляції грає кора великих півкуль головного мозку. У нормальних умовах процес теплоутворення та тепловіддачі перебуває під її впливом.
Термокомфортною температурою для людини на повітрі є +19°С, у воді - +34°С. За таких температур система терморегуляції не включається.
Для підтримки постійної температури тіла 36,6 ° С людині потрібно витратити 200 ккал на добу.
Зниження температури тіла навіть 0,1° веде до зниження імунітету.
Похолодання у природі, зазвичай, бувають дуже різкими. Щоб безболісно переносити кліматичні "сюрпризи", людина має гартуватися.
Як відомо, існують три рівні реакції організму на різні за силою подразники: тренування, активація та стрес. Великий холод - це стрес, у тому числі психічний. Якщо ви заздалегідь боїтеся переохолодження, мерзнете і кутаєтеся задовго до виходу на мороз, то вам треба терміново гартувати не тільки тіло, але й нерви. Експеримент на виживання показав, що люди гинуть зазвичай не від холоду, а від страху перед ним.
Настрій на загартовування ставить перед людиною стратегічне завдання: потоваришувати з холодом на все життя. "Кордон задоволення" дозволяє вирішувати тактичне завдання: дозувати холод чи спеку. Якщо стратегія спонукає до загартовування, тактика контролює навантаження при загартовуванні. Причому робить це відповідно до індивідуальних фізіологічних особливостей організму і, зрозуміло, з урахуванням конкретних кліматичних умов.
Необхідність психологічного настрою загартовування, зацікавленість у ньому - це найважливіший принцип. На нього не можна шкодувати часу.
Сутність загартовування - це тренування процесів терморегуляції, які включають теплопродукцію та тепловіддачу. Охолодження стимулює, з одного боку, збільшення виробництва тепла в організмі, з другого - прагнення зберегти його, не віддати назовні. Тренування навчає організм чітко реагувати на холод, швидко та активно відповідати на низьку температуру середовища підвищеною теплопродукцією та зниженою тепловіддачею. Таким чином, незважаючи на холод, зберігається нормальна температура тіла. У незагартованої людини механізми терморегуляції спрацьовують слабше, температура тіла знижується, що веде до ослаблення імунного захисту та посилення активності патогенних мікроорганізмів. В результаті цього – застуди, грип та ін., які не тільки виводять із робочого стану, а й акумулюють шкідливі впливи, що неминуче підриває загальний потенціал організму та знижує його життєстійкість.

Значення тепла
Джерела тепла
Виробництво тепла та теплопостачання
Використання тепла
Нові технології теплопостачання

Значення тепла

Тепло – одне з джерел життя Землі. Завдяки вогню стало можливим зародження та розвиток людського суспільства. З давніх-давен джерела тепла служать нам вірою і правдою. Незважаючи на небувалий досі рівень розвитку технологій, людина, як і багато тисяч років тому, все також потребує тепла. Зі зростанням чисельності населення земної кулі, потреба у теплі збільшується.

Тепло стоїть у ряді найважливіших ресурсів довкілля людини. Воно необхідне людині підтримки свого життя. Тепло також потрібне для технологій, без яких сучасна людина не мислить свого існування.

Джерела тепла

Найдавнішим джерелом тепла є Сонце. Пізніше у розпорядженні людини опинився вогонь. На його основі людина створила технологію одержання тепла з органічного палива.

Нещодавно для виробництва тепла стали використовувати ядерні технології. Втім, спалювання органічного палива все ще залишається основним способом видобутку тепла.

Виробництво тепла та теплопостачання

Розвиваючи технології, людина навчилася виробляти тепло у великих обсягах та передавати його на досить значні відстані. Тепло великих міст виробляється великих теплових електростанціях. З іншого боку все ще залишається безліч споживачів, яких постачають теплом дрібні та середні котельні. У сільській місцевості домогосподарства опалюються від домашніх казанів та печей.

Технології з виробництва тепла роблять вагомий внесок у забруднення навколишнього середовища. Спалюючи паливо, людина викидає у навколишнє повітря велику кількість шкідливих речовин.

Використання тепла

Загалом людина виробляє набагато більше тепла, ніж використовує з користю для себе. Багато тепла ми просто розсіюємо у навколишньому повітрі.

Тепло губиться
через недосконалість технологій виробництва тепла,
при транспортуванні тепла теплопроводами,
через недосконалість систем опалення,
через недосконалість житла,
через недосконалість вентиляції будівель,
при видаленні «надлишків» тепла в різних технологічних процесах,
при спалюванні відходів виробництва,
із вихлопними газами транспорту на двигунах внутрішнього згоряння.

Для опису стану справ у виробництві та споживанні тепла людиною добре підходить слово марнотратство. Прикладом, я б сказав, запеклої марнотратності є спалювання попутного газу на нафтових родовищах.

Нові технології теплопостачання

Людське суспільство витрачає багато сил та засобів для отримання тепла:
видобуває паливо глибоко під землею;
перевозить паливо від родовищ до підприємств та житла;
будує установки для одержання тепла;
будує теплові мережі для розподілу тепла

Мабуть, слід замислитись: а чи все тут розумно, чи все виправдане?

Так звані техніко-економічні переваги сучасних систем теплопостачання за своєю суттю є миттєвими. Вони пов'язані зі значним забрудненням довкілля та не розумним використанням ресурсів.

Існує тепло, яке не треба добувати. Це тепло Сонця. Його потрібно використати.

Однією з кінцевих цілей технології теплопостачання є виробництво та доставка гарячої води. Ви колись користувалися літнім душем? Ємність із краном, встановлена ​​на відкритому місці під променями Сонця. Дуже простий і доступний спосіб постачання теплою (навіть гарячою) водою. Що заважає використати його?

За допомогою теплових насосів людина використовує тепло Землі. Для теплового насоса не потрібне паливо, не потрібна протяжна теплотраса з її втратами тепла. Кількість електроенергії необхідне роботи теплового насоса щодо мало.

Переваги найсучаснішої і просунутої технології будуть зведені нанівець, якщо безглуздо використовувати її плоди. Навіщо виробляти тепло вдалині від споживачів, транспортувати його, потім розподіляти по оселях, опалюючи дорогою Землю та навколишнє повітря?

Слід розвивати розподілене виробництво тепла максимально наближене до місць споживання або навіть поєднане з ними. Давно відомий спосіб виробництва тепла, названий когенерацією. Когенераційні установки виробляють електроенергію, тепло та холод. Для плідного використання цієї технології необхідно розвивати місце існування як єдину систему ресурсів і технологій.

Звісно ж, що для створення нових технологій теплопостачання слід
переглянути вже існуючі технології,
постаратися уникнути їх недоліків,
зібрати на єдиній підставі для взаємодії та доповнення один одним,
повною мірою використовувати їх переваги.
Це має на увазі розуміння

Людина, як відомо, відноситься до гомойотермних, або теплокровних організмів. Чи означає це, що його тіла постійна, тобто. організм не реагує зміни температури навколишнього середовища? Реагує, і навіть дуже чуйно. Постійність температури тіла - це, власне, і є результат безперервно реакцій, що відбуваються в організмі, що підтримують незмінним його тепловий баланс.

З точки зору обмінних процесів, вироблення тепла - це побічний ефект хімічних реакцій біологічного окислення, в ході поживні речовини, що надходять в організм - жири, білки, вуглеводи - зазнають перетворення, що закінчуються утворенням води і вуглекислого газу. Такі ж реакції з вивільненням теплової енергії відбуваються і в організмах пойкілотермних, або холоднокровних тварин, але через значно нижчу їх інтенсивність температура тіла у пойкілотермних лише трохи перевищує температуру навколишнього середовища і змінюється відповідно до останньої.

Усі хімічні реакції, що протікають у живому організмі, залежать від температури. І у пойкілотермних тварин інтенсивність процесів перетворення енергії, згідно з правилом Вант-Гоффа*, зростає пропорційно до зовнішньої температури. У гомойотермних тварин ця залежність замаскована іншими ефектами. Якщо гомойотермний організм охолодити нижче за комфортну температуру навколишнього середовища, інтенсивність обмінних процесів і, отже, вироблення тепла у нього зростають, запобігаючи зниженню температури тіла. Якщо терморегуляцію у цих тварин блокувати (наприклад, при наркозі чи пошкодженні певних ділянок ЦНС), крива залежності теплопродукції від температури буде такою самою, як і для пойкілотермних організмів. Але навіть у цьому випадку зберігаються суттєві кількісні відмінності між обмінними процесами у пойкілотермних та гомойотермних тварин: при даній температурі тіла інтенсивність обміну енергії у розрахунку на одиницю маси тіла у гомойотермних організмів щонайменше в 3 рази перевищує інтенсивність обміну у пойкілотермних організмів.

Багато тварин, з тих, що не належать до ссавців і птахів, здатні певною мірою змінювати температуру тіла за допомогою «поведінкової терморегуляції» (наприклад, риби можуть запливати в теплішу воду, ящірки та змії – приймати «сонячні ванни»). Істинно гомойотермні організми здатні використовувати як поведінкові, і автономні способи терморегуляції, зокрема вони можуть за необхідності вироблятися додаткове тепло з допомогою активації обміну речовин, тоді як інші організми змушені орієнтуватися зовнішні джерела тепла.

Температура більшості теплокровних ссавців лежить у діапазоні від 36 до 40 °С, незважаючи на значні відмінності у розмірах тіла. У той самий час інтенсивність метаболізму (М) залежить від маси тіла (m) як його показова функція: M = k x m 0,75 , тобто. величина М/m 0,75 одна і та ж для миші та для слона, хоча у миші інтенсивність метаболізму на 1 кг маси тіла значно більша, ніж у слона. Цей так званий закон зниження інтенсивності обміну речовин, залежно від маси тіла, відображає те, що теплопродукція відповідає інтенсивності тепловіддачі в навколишній простір. Для цієї різниці температур між внутрішнім середовищем організму та навколишнім середовищем втрати тепла на одиницю маси тіла виявляються тим більше, чим більше співвідношення між поверхнею та об'ємом тіла, причому останнє співвідношення зменшується зі збільшенням розмірів тіла.

Температура тіла та тепловий баланс

Коли для підтримки сталості температури тіла потрібно додаткове тепло, воно може бути вироблене за рахунок:

1) довільної рухової активності;
2) мимовільної ритмічної м'язової активності (тремтіння, викликане холодом);
3) прискорення обмінних процесів, які пов'язані зі скороченням м'язів.

У дорослої людини тремтіння – найважливіший мимовільний механізм термогенезу. «Нетремтливий термогенез» зустрічається у новонароджених тварин і дітей, а також у дрібних, адаптованих до холоду тварин і тварин, що впадають у зимову сплячку. Головним джерелом «тремтливого термогенезу» служить так званий бурий жир – тканина, що характеризується надлишком мітохондрій та «мультилакулярним» розподілом жиру (численні дрібні крапельки жиру, оточені мітохондріями). Ця тканина виявляється між лопатками, пахвових западинах і в деяких інших місцях.

Щоб температура тіла не змінювалася, теплопродукція повинна дорівнювати тепловіддачі. За законом охолодження Ньютона віддане тілом тепло (за вирахуванням втрат, пов'язаних з випаром) пропорційно різниці температур між внутрішньою частиною тіла та навколишнім простором. У людини тепловіддача дорівнює нулю за температури навколишнього середовища 37 °С, а при зниженні температури вона зростає. Тепловіддача залежить також від проведення тепла всередині організму та периферичного кровотоку.

Термогенез, пов'язаний з обміном речовин в умовах спокою (мал. 1), врівноважується процесами тепловіддачі в зоні температури навколишнього середовища Т 2 -Т 3 якщо шкірний кровотік поступово зменшується в міру зниження температури від Т 3 до Т 2 . При температурі нижче Т 2 Постійність температури тіла може підтримуватися тільки при посиленні термогенезу пропорційно до втрат тепла. Найбільше вироблення тепла, що забезпечується цими механізмами, у людини відповідає рівню метаболізму, що в 3-5 разів перевищує інтенсивність основного обміну, і характеризує нижню межу діапазону терморегуляції T 1 . У разі виходу за цей кордон розвивається гіпотермія, яка може призвести до смерті від переохолодження.

При температурі навколишнього середовища вище Т 3 температурне рівновагу міг би зберігатися з допомогою послаблення інтенсивності обмінних процесів. Насправді, температурний баланс встановлюється за рахунок додаткового механізму тепловіддачі - випаровування поту, що виділяється. Температура Т 4 відповідає верхній межі діапазону терморегуляції, що визначається максимальною інтенсивністю виділення поту. При температурі середовища вище Т 4 виникає гіпертермія, яка може призвести до загибелі від перегріву. Температурний діапазон Т 2 -Т 3 , в межах якого температура організму може підтримуватися на постійному рівні без участі додаткових механізмів теплопродукції або потовиділення, називається термонейтральною зоною. У цьому діапазоні інтенсивність метаболізму та теплопродукція за визначенням мінімальні.

Температура тіла людини

Тепло, що виробляється організмом в нормі (тобто в умовах рівноваги), віддається в навколишній простір поверхнею тіла, тому температура частин тіла поблизу його поверхні повинна бути нижчою за температуру його центральних частин. У зв'язку з неправильністю геометричних форм тіла розподіл температури у ньому описується складною функцією. Наприклад, коли легко одягнена доросла людина знаходиться в приміщенні з температурою повітря 20 ° С, температура глибокої м'язової частини стегна становить 35 ° С, глибоких шарів литкового м'яза 33 ° С, в центрі стопи температура становить лише 27-28 ° С, а ректальна температура дорівнює приблизно 37 °С. Коливання температури тіла, викликані змінами зовнішньої температури, найбільше виражені поблизу поверхні тіла і на кінцях кінцівок (рис. 2).

Мал. 2. Температура різних областей тіла людини в умовах холоду (А) та тепла (Б)

Внутрішня температура тіла сама по собі не є постійною ні в просторовому, ні в часовому відношенні. У термонейтральних умовах відмінності температур у внутрішніх сферах тіла становлять 0,2–1,2 °С; навіть у головному мозку різниця температур між центральною та зовнішньою частинами досягає більше 1 °С. Найбільш висока температура відзначається у прямій кишці, а не в печінці, як вважалося раніше. На практиці зазвичай цікаві зміни температури в часі, тому її вимірюють на якомусь одному певному ділянці.

Для клінічних цілей краще вимірювати ректальну температуру (термометр вводять через анальний отвір у пряму кишку на стандартну глибину 10-15 см). Оральна, точніше під'язикова температура зазвичай на 0,2–0,5 °С нижче ректальної. На неї впливає температура вдихуваного повітря, їжі та пиття.

При дослідженнях у спортивній медицині часто вимірюють стравохідну температуру (над входом до шлунка), яку реєструють за допомогою гнучких термодатчиків. Такі виміри відбивають зміни температури тіла швидше, ніж реєстрація ректальної температури.

Пахвова температура також може бути показником внутрішньої температури тіла, оскільки коли рука щільно притиснута до грудної клітини, температурні градієнти зміщуються так, що межа внутрішнього шару доходить до пахвової западини. Однак для цього потрібен певний час. Особливо після знаходження на холоді, коли поверхневі тканини були охолоджені і в них відбулося звуження судин (це особливо буває при застуді). У цьому випадку для встановлення теплової рівноваги у цих тканинах має пройти близько півгодини.

У деяких випадках внутрішню температуру вимірюють у зовнішньому слуховому проході. Це роблять за допомогою гнучкого датчика, який поміщають поблизу барабанної перетинки та оберігають від зовнішніх температурних впливів за допомогою ватного тампона.

Зазвичай визначення температури поверхневого шару тіла вимірюють температуру шкіри. І тут вимір у одній точці дає неадекватний результат. Тому на практиці зазвичай вимірюють середню температуру шкіри в області чола, грудей, живота, плеча, передпліччя, тильного боку долоні, стегна, гомілки та дорсальної поверхні стопи. При обчисленнях враховують площу відповідної поверхні тіла. Знайдена у такий спосіб «середня температура шкіри» за комфортної температури навколишнього середовища становить приблизно 33–34 °С.

Температура тіла людини коливається протягом дня: вона мінімальна в ранковий час і максимальна (часто з двома піками) у денний час (рис. 3). Амплітуда добових коливань становить приблизно 1 °С. У тварин, активних вночі, температурний максимум відзначається вночі. Найпростіше було б пояснити ці факти тим, що збільшення температури відбувається внаслідок посилення фізичної активності, проте таке пояснення виявляється невірним.

Коливання температури – одне із багатьох добових ритмів. Навіть якщо виключити всі зовнішні сигнали, що орієнтують (світло, температурні зміни, години прийому їжі), температура тіла

продовжує ритмічно коливатися, але період коливань у цьому випадку становить від 24 до 25 год. Таким чином, добові коливання температури тіла засновані на ендогенному ритмі («біологічний годинник»), зазвичай синхронізованому із зовнішніми сигналами, зокрема з обертанням Землі. Під час подорожей, пов'язаних із перетином земних меридіанів, зазвичай потрібно 1-2 тижні для того, щоб температурний ритм прийшов у відповідність до життєвого укладу, який визначається новим для організму місцевим часом.

На ритм добових змін температури накладаються ритми з більш тривалими періодами, наприклад, температурний ритм, синхронізований з менструальним циклом.

Під час ходьби, наприклад, вироблення тепла у 3–4 рази, а за напруженої фізичної роботи навіть у 7–10 разів вище, ніж у стані спокою. Збільшується вона і в перші години після їди (приблизно на 10-20%). Ректальна температура під час марафонського бігу може досягати 39–40 °С, а в деяких випадках – майже 41 °С. А ось середня температура шкіри знижується за рахунок викликаного навантаженням потовиділення та випаровування. Під час роботи з субмаксимальним навантаженням, поки відбувається виділення поту, підвищення внутрішньої температури майже не залежить від температури навколишнього середовища в діапазоні 15–35 °С. Зневоднення тіла призводить до підвищення внутрішньої температури і помітно знижує працездатність.

Тепловіддача

Як же тепло, що виникло у надрах організму, залишає його? Частково з виділеннями і з повітрям, що видихається, але роль головного охолоджувача грає кров. Завдяки своїй високій теплоємності кров дуже добре підходить для цієї мети. Вона забирає тепло у клітин тканин, що омиваються нею, і органів і відносить його по кровоносних судинах до шкіри і слизових оболонок. Тут, переважно, і відбувається віддача тепла. Тому кров, що відтікає від шкіри, приблизно на 3 °С холодніше притікає. Якщо організм позбавити можливості видаляти тепло, то лише за 2 години температура його підвищується на 4 ° С, а підйом температури до 43-44 ° С вже, як правило, несумісний з життям.

Передача тепла в кінцівках певною мірою визначається тим, що кровотік тут відбувається за принципом протитечії. Глибокі великі судини кінцівок розташовуються паралельно, завдяки чому кров, що йде за артеріями на периферію, віддає своє тепло довколишнім венам. Таким чином, капіляри, розташовані на кінцях кінцівок, отримують попередньо охолоджену кров, тому пальці рук та ніг найбільш чутливі до знижених температур.

Доданками тепловіддачі є: проведення тепла Н п, конвекція Н до, випромінювання Н излта випаровування Н ісп. Загальний потік тепла визначається сумою цих компонентів:

Н нар= Н п+ Н до+ Н изл+ Н ісп .

Перенесення тепла шляхом проведення відбувається, коли тіло стикається (у положенні стоячи, сидячи чи лежачи) із щільним субстратом. Величина потоку тепла визначається температурою та теплопровідністю прилеглого субстрату.

Якщо шкіра тепліша за навколишнє повітря, прилеглий до неї шар повітря нагрівається, піднімається і заміщається більш холодним і щільним повітрям. Рушійною силою цього конвективного потоку є різниця між температурами тіла та навколишнього середовища поблизу нього. Чим більше рухів виникає у зовнішньому повітрі, тим тоншим стає прикордонний шар (максимальна товщина 8 мм).

Для діапазону біологічних температур перенесення тепла за рахунок випромінювання Н изл може бути описаний з достатньою точністю за допомогою рівняння:

Н изл= h изл x (T шкіри- Т изл) x А,

де T шкіри- Середня температура шкіри, Т изл– середня температура випромінювання (температура навколишніх поверхонь, наприклад стін кімнати),
А – ефективна площа поверхні тіла та
h изл- Коефіцієнт перенесення тепла за рахунок випромінювання.
Коефіцієнт h излвраховує випромінювальну здатність шкіри, яка для довгохвильового ІЧ-випромінювання дорівнює приблизно 1 незалежно від пігментації, тобто. шкіра випромінює майже стільки енергії, скільки абсолютно чорне тіло.

Близько 20% тепловіддачі тіла людини в умовах нейтральної температури здійснюється за рахунок випаровування води з поверхні шкіри або зі слизових оболонок дихальних шляхів. Тепловіддача шляхом випаровування відбувається навіть за 100% відносної вологості навколишнього повітря. Це відбувається до тих пір, поки температура шкіри вище температури навколишнього середовища та шкіра повністю зволожена завдяки достатньому виділенню поту.

Коли температура довкілля перевищує температуру тіла, тепловіддача може здійснюватися лише шляхом випаровування. Ефективність охолодження за рахунок потовиділення дуже висока: при випаровуванні 1 л води організм людини може віддати третину всього тепла, виробленого за спокою за цілий день.

Вплив одягу

Ефективність одягу як утеплювача обумовлена ​​дрібними обсягами повітря у структурі плетеної тканини чи ворсі, у яких виникають скільки-небудь помітні конвективні потоки. У цьому випадку тепло переноситься лише шляхом проведення, а повітря є поганим провідником тепла.

Фактори навколишнього середовища та температурний комфорт

Вплив оточення на тепловий режим організму людини визначається, принаймні, чотирма фізичними факторами: температурою повітря, вологістю, температурою випромінювання та швидкістю руху повітря (вітру). Від цих чинників залежить, чи відчуває випробуваний «температурний комфорт», жарко йому чи холодно. Умова комфорту у тому, щоб організм не потребував роботи механізмів терморегуляції, тобто. йому не потрібно було ні тремтіння, ні виділення поту, а кровотік у периферичних органах міг зберігати проміжну швидкість. Ця умова відповідає вищезазначеній термонейтральній зоні.

Вказані чотири фізичні фактори до певної міри взаємозамінні щодо відчуття комфорту та потреби в терморегуляції. Іншими словами, відчуття холоду, спричинене низькою температурою повітря, може бути ослаблене відповідним підвищенням температури випромінювання. Якщо атмосфера здається задушливою, відповідне відчуття може бути ослаблене шляхом зниження вологості або температури повітря. Якщо температура випромінювання низька (холодні стіни), для досягнення комфорту потрібне підвищення температури повітря.

Згідно з проведеними нещодавно дослідженнями, значення комфортної температури для легко одягненого (сорочка, труси, довгі бавовняні штани) випробуваного, що сидить, дорівнює приблизно 25–26 °С при вологості повітря 50% і рівності температур повітря і стін. Відповідне значення для оголеного випробуваного становить 28 °С. При цьому середня температура шкіри становить приблизно 34 °С. При фізичній роботі у міру того, як випробуваний витрачає все більше фізичних зусиль, комфортна температура знижується. Наприклад, для легкої кабінетної роботи переважна температура повітря дорівнює приблизно 22 °С. Як не дивно, під час важкої фізичної роботи кімнатна температура, при якій немає потовиділення, відчувається як занадто низька.

Діаграма на рис. 4 показує, як співвідносяться значення комфортної температури, вологості та температури навколишнього повітря під час легкої фізичної роботи. Кожного ступеня дискомфорту можна порівняти одне значення температури – ефективна температура (ЭТ). Чисельне значення ЕТ знаходять шляхом проеціювання на вісь X точки, в якій лінія дискомфорту перетинає криву, що відповідає 50% відносної вологості. Наприклад, усі комбінації значень температури та вологості у темно-сірій області (30 °С при відносній вологості 100% або 45 °С при відносній вологості 20% тощо) відповідають ефективній температурі 37 °С, яка у свою чергу відповідає певній ступеня дискомфорту. У діапазоні нижчих температур вплив вологості виявляється меншим (нахил ліній дискомфорту крутіший), оскільки в цьому випадку внесок випаровування в загальну тепловіддачу незначний. Дискомфорт зростає зі збільшенням середньої температури та вологості шкіри. Коли значення параметрів, що визначають максимальну вологість шкіри (100%), перевищені, тепловий баланс більше не може зберігатися. Таким чином, людина здатна витримувати умови поза цим кордоном лише протягом короткого часу; піт при цьому стікає струмками, оскільки його виділяється більше, ніж може випаровуватися. Лінії дискомфорту, звичайно, зміщуються залежно від теплової ізоляції, одягу, швидкості вітру і характеру фізичного навантаження.

Значення комфортної температури у воді

Вода має в порівнянні з повітрям значно більшу теплопровідність і теплоємність. Коли вода знаходиться в русі, турбулентний потік поблизу поверхні тіла віднімає тепло так швидко, що при температурі води 10 °С навіть сильна фізична напруга не дозволяє підтримувати теплову рівновагу, і виникає гіпотермія. Якщо тіло перебуває у повному спокої, для досягнення температурного комфорту температура води має бути 35–36 °С. Залежно від товщини ізолюючої жирової тканини нижня гранична комфортна температура у воді коливається від 31 до 36 °С.

Далі буде

* Згідно з правилом Вант-Гоффа, при зміні температури на 10 ° С (у межах від 20 до 40 ° С) споживання тканинами кисню змінюється в тому ж напрямку в 2-3 рази.

ТЕПЛОКРОВНІ І ХОЛОДНОКРОВНІ ТВАРИН

У процесі еволюційного розвитку у ссавців, птахів та у людини виробилася здатність постійно зберігати однакову температуру тіла. Незалежно від температури зовнішнього середовища, тобто як у спеку, так і в холод, температура тіла цієї групи тварин і людини не змінюється, а підтримується на тому самому рівні. Ця здатність збереження сталості температури створює більш постійні умови, важливі для нормальної діяльності організму, і робить його порівняно менш залежним від умов довкілля.

Тварини, організм яких завдяки наявності ряду пристроїв зберігає постійну температуру, називаються теплокровними (гомойотермними). До теплокровних відноситься і людина.

Безхребетні тварини та значна частина хребетних не мають постійної температури. Температура тіла цих тварин залежить від температури того середовища, де вони знаходяться. Якщо температура довкілля знижується, знижується температура тіла цих тварин, і, навпаки, підвищення температури довкілля тягне за собою підвищення температури тіла цих тварин. Ця група тварин отримала назву холоднокровних (пойкілотермних). Їхній організм позбавлений пристроїв, які дали б можливість регулювати власну температуру.

Інтенсивність життєвих процесів, що протікають в організмі цих тварин, схильна до коливань і залежить від температури навколишнього середовища. Значення цієї обставини можна показати з прикладу жаби: взимку, коли температура її тіла наближається до 0°, вона робить стрибки з відривом 10-15 див; влітку, коли температура її тіла підвищується до 20 25°, її стрибки перевищують навіть 100 див.

УТВОРЕННЯ ТЕПЛА В ОРГАНІЗМІ

Тепло в тілі утворюється в результаті окислення поживних речовин до кінцевих продуктів їхнього розпаду. Місцем, де головним чином відбувається утворення тепла, єм'язи. У м'язах утворення тепла відбувається навіть тоді, коли людина перебуває у повному спокої. Незначні м'язові рухи вже сприяють більшому утворенню тепла, а при ходьбі освіта тепла підвищується на 60-80%. При м'язовій роботі утворення тепла зростає в 4-5 разів. Крім скелетних м'язів, теплоутворення відбувається у печінці, нирках та інших органах. Найвища температура печінки. У ній, порівняно з іншими органами (на одиницю ваги), тепла утворюється більше.

Утворення тепла в організмі супроводжується його віддачею. Організм втрачає стільки тепла, скільки його у ньому утворюється. Тепло в тілі людини не затримується, інакше він загинув би протягом кількох годин.

Ці складні процеси регуляції освіти та віддачі тепла організмом називаються терморегуляцією та здійснюються рядом пристосувальних механізмів, до розглядуня яких ми перейдемо.

РЕГУЛЯЦІЯ ТЕПЛОУТВОРЕННЯ ТА ТЕПЛОВІДДАЧІ

Температура тіла залишається постійною завдяки тому, що з допомогою низки механізмів у організмі центральної нервової системою регулюється як освіту, і віддача тепла.

У клітинах та органах нашого тіла відбуваються окислювальні процеси, що супроводжуються звільненням енергії. Зміна інтенсивності окислювальних процесів, а отже, і інтенсивності звільнення енергії спричиняє зміну теплоутворення.

Тепло витрачається організмом різними шляхами. Основними шляхами тепловіддачі є: втрата тепла проведенням, тобто нагріванням, навколишнього повітря та випромінюванням; крім того, тепло витрачається з повітрям, що видихається, при випаровуванні поту і т. д.

Отже, температура тіла теплокровних тварин зберігається постійної завдяки з того що нервової системою регулюється, з одного боку, інтенсивність окислювальних процесів, т. е. утворення тепла, з другого інтенсивність тепловіддачі. Ці взаємопов'язані процеси, що отримали назву хімічної та фізичної терморегуляції, зумовлені діяльністю центральної нервової системи.

Хімічна терморегуляція. Під хімічною терморегуляцією розуміють зміну інтенсивності обміну речовин, що виникає під впливом довкілля. Зміна температури зовнішнього середовища вловлюється шкірними рецепторами та рефлекторно відбувається зміна інтенсивності обміну речовин, тобто теплоутворення. Існує, наприклад, певна залежність між температурою повітря та обміном речовин в організмі. Так, при зниженні температури повітря утворення тепла в організмі посилюється.

Найбільша частина тепла утворюється у м'язах. Одним із пристосувальних механізмів є тремтіння м'язів, що відбувається на холоді. Тремтіння, яке настає, коли організм охолоджується, є результатом рефлексу. При зниженні температури довкілля дратуються шкірні рецептори, які сприймають температурні подразнення; у них виникає збудження, що йде в центральну нервову систему і звідти до м'язів, викликаючи їх періодичні скорочення.

Таким чином, тремтіння та озноб, які ми відчуваємо в холодну пору року або в холодному приміщенні, є рефлекторними актами, що сприяють посиленню обміну речовин, а отже, збільшенню утворення тепла.

Посилення обміну речовин відбувається під впливом холоду, навіть коли відсутні м'язові рухи. Це було показано у досвіді при охолодженні тварини. Виявилося, що якщо охолодити тварину, посилюється незалежно від того, настало тремтіння чи ні.

Значна кількість тепла утворюється і в органах черевної порожнини – печінці та нирках. Це можна простежити, якщо виміряти температуру крові, що припливає до печінки, і температуру крові, що відтікає. Виявляється, що температура крові, що відтікає вище температури припливає крові. Отже, нагрілася під час протікання через печінку

При підвищенні температури повітря теплоутворення в організмі зменшується.

Стаття на тему Освіта та віддача тепла організму