5 Методика выполнения опыта

5.1 Общие сведения о терморегуляции организма человека

Между телом человека и окружающей средой постоянно происходит теплообмен.

В организме человека вырабатывается значительное количество теп­ла. Величину производимой человеческим организмом энергии физиологи определяют по количеству потребляемого кислорода. В состоянии покоя взрослый человек расходует в среднем 15 л/ч (0,4210^-5 м³/с) кислорода. Если принять количество теплоты, освобождаемое при сгорании кислоро­да, равным примерно 2110³ Дж/м³, тогда количество получаемой челове­ком энергии составит 88 Вт. Во время физической деятельности человек потребляет кислорода во много раз больше, чем в состоянии покоя (в 12 раз и более).

Чтобы уравновесить теплопродукцию и теплоотдачу, организм человека должен иметь соответствующий механизм терморегуляции. Рассмотрим физические процессы, связанные с теплоотдачей тела человека.

Температура тела человека

Кровообращение

Постоянство температуры тела около 36,7С

Механизм терморегуляции

Теплоотдача с поверхности кожи

Теплоотдача с выдыхаемым воздухом

Излучение

42-44%

Конвекция Испарение Нагревание Испарение

32-35% 11-16% 7% 7%

Рисунок 1 - Схема теплообмена с окружающей средой

Основными составляющими механизма теплоотдачи человеческого тела явля­ются: конвекция, излучение (радиация), теплопроводность и испарение. При нормальных метеоусловиях конвективная теплоотдача составляет примерно 32-35% всей теплоотдачи; количество тепла, отдаваемое путем излучения, - 42-44%; на долю испаре­ния приходится около 10-15%. Тепло, отдаваемое путем теплопроводности, очень незначительно и, как правило, не учитывается. Некоторая часть теп­лоотдачи происходит при выдыхании воздуха (нагревание и испарение воздуха) и при контакте тел с поверхностями, например пола, стола и др.

Интенсивность радиации, как основной составляющей теплоотдачи с поверхности кожи человека, главным образом связана с температурой ок­ружающих поверхностей.

Конвективная теплоотдача от тела воздуху происходит в результате перемещения воздуха в пространстве и зависит от температуры и скорости движения воздуха. Теплоотдача путем испарения связана с параметрами воздушной среды: влажностью, температурой и скоростью движения воз­духа.

Организм человека испаряет примерно 800-1000 мл влаги в сутки (на испарение 1 г воды затрачивается 2400 Дж). При температурах воздуха выше температуры кожи человека количество испаряемой влаги возрастает. По­тоотделение начинается при температуре окружающего воздуха 28...29°С и при температуре выше 34° является единственным способом теплоотдачи организма.

Для расчетов различных способов теплоотдачи целесообразно ис­пользовать общее уравнение теплового баланса человека:

 Q = Q_ов + Q_р  Q_к  Q_изл - Q_исп

где Q - избыток или недостаток тепла в организме человека;

Q_ов – теплопродукция за счет обмена веществ;

Q_исп - теплоотдача путем испарения влаги;

Q_р – теплопродукция за счет окислительных процессов в мышцах;

Q_изл – интенсивность теплообмена излучением (радиацией);

Q_к – интенсивность теплообмена конвекцией.

В зависимости от внешних условий тепловой баланс может быть положи­тельным, нулевым или отрицательным.

Положительный баланс соответствует нагревающей среде, которая может вызвать перегрев организма.

Отрицательный баланс характеризует охлаждающую среду, которая может привести к переохлаждению организма.

Нулевой баланс указывает на наличие оптимальных метеоусловий для работающих, т.е. на соответствии величины тепловыделений и охлаждающей способности окружающей среды. При этих условиях у человека не возникает бес­покоящих его тепловых ощущений, чувства холода или перегрева.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обуславливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются комфортными.