Терморегуляция организма человека

Основными параметрами, обеспечивающими процесс теплообмена человека с окружающей средой, как было показано выше, являются параметры микроклимата. В естественных условиях на поверхности Земли (уровень моря) эти параметры изменяются в существенных пределах. Так температура окружающей среды изменяется от –88 до +60ºС ; подвижность воздуха – от 0 до 100 м/с и атмосферное давление – от 680 до 810 мм рт.ст.

Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называются терморегуляцией. Она позволяет сохранить температуру внутренних органов постоянной, близкой к 36,5ºС Процессы регулирования тепловыделений осуществляются в основном тремя способами: биохимическим путём; путём изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

Т е р м о р е г у л я ц и я б и о х и м и ч е с к и м п у т ё м заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов. Например, мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма, повышает выделение теплоты до 125…200 Дж/с.

Т е р м о р е г у л я ц и я п у т ё м и з м е н е н и я и н т е н с и в н о с т и к р о в о о б р щ е н и я заключается в способности организма регулировать подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних органов к поверхности тела путём сужения или расширения кровеносных сосудов. Перенос теплоты с потоком крови имеет большое значение вследствие низких коэффициентов теплопроводности тканей человеческого организма – 0,314…1,45 Вт/(м · ºС). При высоких температурах окружающей среды кровеносные сосуды кожи расширяются, и к ней от внутренних органов притекает большое количество крови и, следовательно, больше теплоты отдаётся окружающей среде. При низких температурах происходит обратное явление: сужение кровеносных сосудов кожи, уменьшение притока крови к кожному покрову и, следовательно, меньше теплоты отдаётся во внешнюю среду.

Т е р м о р е г у л я ц и я п у т ё м и з м е н е н и я и н т е н с и в н о с т и п о т о вы д е л е н и я заключается в изменении процесса теплоотдачи за счёт испарения. Испарительное охлаждение тела человека имеет большое значение. Так при t_ос = 18ºС, φ = 60%, w =0 количество теплоты, отдаваемой человеком в окружающую среду при испарении влаги, составляет около 18% общей теплоотдачи. При увеличении температуры окружающей среды до +27ºС доля Q_п возрастает до 30% и при 36,6ºС достигает 100%.

Т е р м о р е г у л я ц и я о р г а н и з м а о с у щ е с т в л я е т с я о д н о в р е м е н н о в с е м и с п о с о б а м и. Так, при снижении температуры воздуха увеличению теплоотдачи за счёт увеличения разности температур препятствует такие процессы, как уменьшение влажности кожи и, следовательно, уменьшение теплоотдачи путём испарения, снижение температуры кожных покровов за счёт уменьшения интенсивности транспортирования крови от внутренних органов и вместе с этим уменьшение разности температур.

Экспериментально установлено, что оптимальный обмен веществ в организме и соответственно максимальная производительность труда имеют место, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах: Q_к + Q_т ≈ 30% ; Q_л ≈45% ; Q_п ≈20% и Q_д ≈5% , где

Q_к–конвекция; Q_т – теплопроводность; Q_л – излучение; Q_п – испарение влаги; Q_д – дыхание. Такой баланс характеризует отсутствие напряжённости системы терморегуляции.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряжённости системы терморегуляции, называются комфортными или оптимальными. Зона, в которой окружающая среда полностью отводит тепло, выделяемое организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. При незначительной напряжённости системы терморегуляции и небольшой дискомфортности ставятся допустимые метеорологические условия.