Теплоотдача. Излучение. Теплопроведение. Конвекция. Испарение.

Обновлено: 25.04.2024

Физическая терморегуляция осуществляется путем изменений отдачи тепла организмом. Особо важное значение она приобретает в поддержании постоянства температуры тела во время пребывания организма в условиях повышенной температуры окружающей среды.

Теплоотдача осуществляется путем теплоизлучения (радиационная теплоотдача), или конвекции, т. е. движения и перемещения нагреваемого теплом воздуха, теплопроведения, т. е. отдачи тепла веществам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела, и испарения воды с поверхности кожи и легких.

У человека в обычных условиях потеря тепла путем тепло проведения имеет небольшое значение, так как воздух и одежда являются плохими проводниками тепла. Радиация, испарение и конвекция протекают с различной интенсивностью в зависимости от температуры окружающей среды. У человека в состоянии покоя при температуре воздуха около 20 °С и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, с помощью радиации теряется 66 %, испарения воды — 19 %, конвекции — 15 % от общей потери тепла организмом. При повышении температуры окружающей среды до 35°С теплоотдача с помощью радиации и конвекции становится невозможной, и температура тела поддерживается на постоянном уровне исключительно с помощью испарения воды с поверхности кожи и альвеол легких.

Для того чтобы было ясно значение испарения в теплоотдаче, напомним, что для испарения 1 мл воды необходимо 2,4 кДж (0,58 ккал). Следовательно, если в условиях основного обмена телом человека отдается с помощью испарения около 1675—2093 кДж (400—500 ккал), то с поверхности тела должно испаряться примерно 700—850 мл воды. Из этого количества 300—350 мл испаряются в легких и 400—500 мл — с поверхности кожи.

Характер отдачи тепла телом изменяется в зависимости от интенсивности обмена веществ. При увеличении теплообразования в результате мышечной работы возрастает значение теплоотдачи, осуществляемой с помощью испарения воды. Так, после тяжелого спортивного соревнования, когда суммарная теплоотдача достигала почти 2512 кДж (600 ккал) в час, было найдено, что 75 % тепла было отдано путем испарения, 12 % — путем радиации и 13 % — посредством конвекции. Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей, так как воздух — плохой проводник тепла. Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем мельче ячеистость ее структуры, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и меховой одежды. Температура воздуха под одеждой достигает 30 °С. Наоборот, обнаженное тело теряет тепло, так как воздух на его поверхности все время сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей тела намного ниже, чем одетых.

В значительной степени препятствует теплоотдаче слой подкожной основы (жировой клетчатки) вследствие малой теплопроводности жира.

Температура кожи, а следовательно, интенсивность теплоизлучения и теплопроведения могут изменяться в результате перераспределения крови в сосудах и при изменении объема циркулирующей крови.

На холоде кровеносные сосуды кожи, главным образом артериолы, сужаются: большее количество крови поступает в сосуды брюшной полости, и тем самым ограничивается теплоотдача. Поверхностные слои кожи, получая меньше теплой крови, излучают меньше тепла — теплоотдача уменьшается. При сильном охлаждении кожи, кроме того, происходит открытие артериовенозных анастомозов, что уменьшает количество крови, поступающей в капилляры, и тем самым препятствует теплоотдаче.

Перераспределение крови, происходящее на холоде, — уменьшение количества крови, циркулирующей через поверхностные сосуды, и увеличение количества крови, проходящей через сосуды внутренних органов, способствует сохранению тепла во внутренних органах. Эти факты служат основанием для утверждения, что регулируемым параметром является именно температура внутренних органов («ядра»), которая поддерживается на постоянном уровне.

При повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются, количество циркулирующей в них крови увеличивается. Возрастает также объем циркулирующей крови во всем организме вследствие перехода воды из тканей в сосуды, а также потому, что селезенка и другие кровяные депо выбрасывают в общий кровоток дополнительное количество крови. Увеличение количества крови, циркулирующей через сосуды поверхности тела, способствует теплоотдаче с помощью радиации и конвекции.

Для сохранения постоянства температуры тела человека при высокой температуре окружающей среды основное значение имеет испарение пота с поверхности кожи.

Значение потоотделения для поддержания постоянства температуры тела видно из следующего подсчета: в летние месяцы температура окружающего воздуха в средних широтах нередко равна температуре тела человека. Это означает, что организм человека, живущего в этих условиях, не может отдавать образующееся в нем самом тепло путем радиации и конвекции. Единственным путем отдачи тепла остается испарение воды. Приняв, что среднее теплообразование в сутки равно 10 048—11723 кДж (2400— 2800 ккал), и зная, что на испарение 1 г воды с поверхности тела расходуется 2,43 кДж (0,58 ккал), получаем, что для поддержания температуры тела человека на постоянном уровне в таких условиях необходимо испарение 4,5 л воды. Особенно интенсивно потоотделение происходит при высокой окружающей температуре во время мышечной работы, когда возрастает теплообразование в самом организме. При очень тяжелой работе выделение пота у рабочих горячих цехов может составить 12 л за день.

Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при высокой влажности атмосферного воздуха высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе (например, в бане) пот выделяется в большом количества, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче тепла: только та часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет значение для теплоотдачи (эта часть пота составляет эффективное потоотделение).

Плохо переносится также непроницаемая для воздуха одежда (резиновая и т.п.), препятствующая испарению пота: слой воздуха между одеждой и телом быстро насыщается парами и дальнейшее испарение пота прекращается.

Человек плохо переносит сравнительно невысокую температуру окружающей среды (32 °С) при влажном воздухе. В совершенно сухом воздухе человек может находиться без заметного перегревания в течение 2—3 ч при температуре 50—55 °С.

Так как некоторая часть воды испаряется легкими в виде паров, насыщающих выдыхаемый воздух, дыхание также участвует в поддержании температуры тела на постоянном уровне. При высокой окружающей температуре дыхательный центр рефлекторно возбуждается, при низкой — угнетается, дыхание становится менее глубоким.

К проявлениям физической терморегуляции следует отнести также изменение положения тела. Когда собаке или кошке холодно, они сворачиваются в клубок, уменьшая тем самым поверхность теплоотдачи; когда жарко, животные, наоборот, принимают положение, при котором поверхность теплоотдачи максимально возрастает. Этого способа физической терморегуляции не лишен и человек, «сворачиваясь в клубок» во время сна в холодном помещении.

Физическая терморегуляция

Под физической терморегуляцией понимают совокупность физиологических процессов, ведущих к изменению уровня теп­лоотдачи. При повышении температуры окружающей среды теп­лоотдача увеличивается, а при понижении — уменьшается. Раз­личают следующие механизмы отдачи тепла в окружающую сре­ду: излучение, теплопроведение, конвекцию и испарение.

Излучение это отдача тепла в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (а =5— 20 мкм). Все предметы с темпе­ратурой выше абсолютного нуля (— 273°С) отдают энергию путем излучения. Электромагнитная радиация свободно проходит через вакуум, атмосферный воздух также можно считать прозрачным для электромагнитных волн. Количество тепла, рассеиваемого ор­ганизмом в окружающую среду излучением, пропорционально площади поверхности изучения (площадь поверхности тех частей тела, которые соприкасаются с воздухом) и разности средних значений температур кожи и окружающей среды. Поток энергии описывается уравнением

Еи =Ки (Тк -Тс),

где Ки коэффициент передачи тепла излучением (Вт /°К), а (Тк –Тс) — разность температур между кожей и внешней средой.

При температуре окружающей среды 20°С и относительной влажности воздуха 40 — 60% организм взрослого человека рассеи­вает путем излучения около 40 — 50% всего отдаваемого тепла. Из­лучение с поверхности тела возрастает при повышении темпера­туры кожи и уменьшается при ее понижении. Если температуры поверхности кожи и окружающей среды выравниваются, отдача тепла излучением прекращается. Если температура окружающей среды превышает температуру кожи, тело человека согревается, поглощая инфракрасные лучи, выделяемые средой.

Теплопроведение (кондукция) отдача тепла при непосредст­венном соприкосновении тела с другими физическими объекта­ми. Количество тепла, отдаваемого в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур кон­тактирующих тел, площади соприкасающихся поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности и описывается уравнением

Ет =Кт (Т1 –Т2),

где Кт коэффициент, выражающий количество тепла, перехо­дящего путем теплопроведения между двумя предметами, а (Т1 –Т2) — разность температур.

Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой тепло­проводностью и являются теплоизоляторами. Влажный, насы­щенный водяными парами воздух, вода имеют высокую тепло­проводность. Поэтому пребывание при низкой температуре в среде с высокой влажностью сопровождается усилением теплопотерь организма. Влажная одежда теряет свои теплоизолирую-щие свойства.

Конвекция теплоотдача, осуществляемая путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Конвекционный теплообмен, в отличие от теплопроведения, связан с обменом не только энергии, но и молекул. Это происходит потому, что вокруг всех предметов существует пограничный слой воздуха или жид­кости, толщина которого зависит от окружающих условий. Когда тело окружено неподвижным воздухом, от кожи отходит теплый воздух, который, переходя в окружающий воздух, переносит как энергию, так и молекулы. Такой процесс называется свободной конвекцией. Если окружающий воздух движется, то толщина по­граничного слоя зависит от скорости движения воздуха. Погра­ничный слой, равный при неподвижном воздухе нескольким мил­лиметрам, при ветре может уменьшиться до нескольких микро­нов. Теплообмен такого типа в значительной степени зависит от скорости движения воздуха и называется принудительной кон­векцией. Количество переносимого конвекцией тепла описывает­ся уравнением

Е к= h(Tк-Tв>,

где Ек количество тепла, передаваемого путем конвекции; Тк температура кожи; Тв — температура воздуха; h коэффициент передачи тепла, который зависит от величины поверхности и ско­рости ветра.

Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание по­верхности тела потоком воздуха с более низкой температурой. Непосредственно контактирующий с кожей слой воздуха нагре­вается, снижает свою плотность, поднимается и замещается бо­лее холодным и плотным воздухом. В условиях, когда температу­ра воздуха равна 20°С, а относительная влажность — 40—60%, те­ло взрослого человека рассеивает в окружающую среду путем теплопроведения и конвекции около 25—30% тепла. Количество отдаваемого конвекцией тепла увеличивается при возрастании скорости движения воздушных потоков (ветер, вентиляция).

Испарение это отдача тепла в окружающую среду за счет испарения пота или влаги с поверхности кожи и слизистых дыха­тельных путей. При температуре внешней среды около 20°С испа­рение составляет около 36 г/ч. На испарение 1 г воды затрачива­ется 0,58 ккал тепловой энергии, т.е. путем испарения организм человека отдает в этих условиях около 20% всего рассеиваемого тепла. Повышение внешней температуры, выполнение физичес­кой работы усиливают потоотделение, и оно может возрасти до 500—2000 г/ч. Если внешняя температура превышает среднее значение температуры кожи, то организм не может отдавать во внешнюю среду тепло излучением, конвекцией и теплопроведением, поэтому единственным способом рассеяния тепла стано­вится усиление испарения влаги с поверхности тела. Такое испа­рение возможно до тех пор, пока влажность воздуха окружаю­щей среды остается меньше 100%. При интенсивном потоотделе­нии, высокой влажности и малой скорости движения воздуха ка­пельки пота, не успевая испариться, стекают с поверхности тела, теплоотдача путем испарения становится менее эффективной.

Способы отдачи тепла (теплопроведение, конвекция, излучение, испарение). Внутренний и наружный потоки энергии. Регуляция теплоотдачи.

Механизмы теплоотдачи имеют больший диапазон резервных возможностей, чем механизмы теплообразования, и поэтому они играют ведущую роль в реализации функциональной системы терморегуляции. Это обусловлено тем, что термогенез (химическая терморегуляция) имеет большую генетическую детерминированность, а теплоотдача осуществляется с помощью физических механизмов (физическая терморегуляция) и физиологических механизмов (изменения функций сердечно-сосудистой системы, дыхания, потоотделения). Теплоотдача в организме человека реализуется за счёт двух 427 взаимосвязанных потоков тепла – внутреннего и наружного. Перенос тепла от ядра к оболочке тела осуществляется путём кондукции – это внутренний поток тепла. Так как жировая ткань препятствует проведению тепла в связи с плохой теплопроводностью, то перенос тепла осуществляется кровью в силу её высокой теплоёмкости и теплопроводности. Наружный поток – это поток, направленный от кожи в окружающую среду. Рассматривая механизмы теплоотдачи, обычно имеют ввиду именно этот поток. Отдача тепла во внешнюю среду происходит в основном за счёт физических процессов (физическая терморегуляция): 1) теплоизлучение; 2) теплопроведение; 3) испарение; 4) конвекция. Вклад каждого механизма в теплоотдачу определяется состоянием среды и скоростью продукции тепла в организме. В условиях температурного комфорта основная масса тепла отдаётся за счёт теплопроведения, теплоизлучения и конвекции и лишь 20% – с помощью испарения. Теплоизлучение – это дистантный способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человека в виде электромагнитного инфракрасного излучения. В нормальных условиях за счёт этого механизма отдаётся до 55- 60% тепла. Эффективность теплоизлучения зависит от градиента температуры (чем он выше, тем больше тепла отдаётся), от площади, с которой происходит излучение, от числа объектов, находящихся в среде, которые поглощают инфракрасные лучи. Снизить теплоотдачу организма путём теплоизлучения можно за счёт уменьшения площади поверхности излучения («сворачивание тела в клубок»). Теплопроведение – это способ отдачи тепла телу, которое непосредственно контактирует (соприкасается) с телом человека. Чем ниже температура этого тела, тем выше температурный градиент, тем выше скорость потери тепла за счёт этого механизма. Обычно этот способ отдачи тепла ограничен одеждой, воздушной прослойкой, а также подкожным жировым слоем, которые являются хорошими изоляторами тепла. Чем толще этот слой, тем меньше вероятность передачи тепла к холодному телу. За счёт теплопроведения при низкой температуре и высокой влажности среды происходит увеличение теплопотерь организма. Способом теплопроведения отдаётся в окружающую среду в условиях температурного комфорта до 20% тепла. Конвекция – это частный случай теплопроведения, заключающийся в переносе тепла дивижущимися частицами воздуха (воды). Около тела человека находится слой воздуха в 1-2 мм, который имеет почти такую же температуру, как и кожа. При температуре внешней среды ниже, чем температура тела, нагретый воздух, как более лёгкий, поднимается вверх, а его место занимает более холодный воздух, который также постепенно нагревается. Таким образом у поверхности тела происходит непрерывная 428 циркуляция воздуха. Конвекция ещё более усиливается при движении воздуха, поэтому чем сильнее ветер, тем интенсивнее кожа отдаёт тепло. На долю кистей рук приходится небольшая часть поверхности тела – всего 6%, но их кожей отдаётся до 60% тепла при помощи механизма сухой теплоотдачи (теплоизлучение, конвекция). Испарение (перспирация) (per, лат. – через; + spratio, лат. – дыхание) – это способ отдачи тепла с поверхностей кожи и слизистых дыхательных путей за счёт потери тепла при испарении пота (с кожи) и водяных паров (с лёгких). Различают неощущаемую (испарение воды со слизистых дыхательных путей и испарение пота в нормальных условиях) и ощущаемую (отдача тепла путём испарения пота при повышении температуры) перспирацию. При испарении 1 литра пота уходит 580 ккал тепловой энергии. В нормальных условиях с помощью этого механизма отдаётся до 20% тепла. При этом в условиях основного обмена с лёгких испаряется 350 мл водяных паров, а с кожи – 500 мл пота в сутки. На испарение этого количества влаги затрачивается примерно 500 ккал энергии. При высокой температуре среды роль испарения в теплоотдаче значительно увеличивается (до 75-90%). При этом человек за сутки может терять с потом до 5 л воды, а при тяжёлой мышечной работе в горячих цехах – до 12 л в сутки. Испарению способствует движение воздуха и низкая влажность. В этих условиях пот испаряется и это называется эффективным потоотделением. Если движение воздуха отсутствует и имеется высокая влажность, то при высокой температуре «пот стекает ручьями», не испаряется – это называется неэффективным потоотделением. При 100% насыщения воздуха парами воды испарение невозможно. Так как пот представляет собой солевой раствор, то при тяжёлой мышечной работе для сохранения солевого гомеостаза и восполнения потерь жидкости рекомендуется пить минеральную (а не простую) воду. Также тепло теряется в связи с дыханием (согревание вдыхаемого воздуха и потери тепла с выдыхаемым воздухом). Эти потери тепла составляют примерно 10% от общей теплоотдачи. Особенно значительными потери тепла через дыхательные пути становятся при учащении дыхания – тепловая одышка. У непотеющих животных тепловая одышка (частые сокращения диафрагмы) заменяет теплоотдачу путём испарения пота. Кроме этого, тепло теряется с мочой и калом (2%), а также при потреблении охлаждённой пищи (5%).

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 176.50.140.117 (0.006 с.)

Теплоотдача. Излучение. Теплопроведение. Конвекция. Испарение.

Теплоотдача. Излучение. Теплопроведение. Конвекция. Испарение.

Существуют следующие пути отдачи тепла организмом в окружающую среду: излучение, теплопроведение, конвекция и испарение.

Излучение — это способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человека в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (а = 5—20 мкм). Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду излучением, пропорционально площади поверхности излучения и разности средних значений температур кожи и окружающей среды. Площадь поверхности излучения — это суммарная площадь поверхности тех частей тела, которые соприкасаются с воздухом. При температуре окружающей среды 20 °С и относительной влажности воздуха 40—60 % организм взрослого человека рассеивает путем излучения около 40—50 % всего отдаваемого тепла. Теплоотдача путем излучения возрастает при понижении температуры окружающей среды и уменьшается при ее повышении. В условиях постоянной температуры окружающей среды излучение с поверхности тела возрастает при повышении температуры кожи и уменьшается при ее понижении. Если средние температуры поверхности кожи и окружающей среды выравниваются (разность температур становится равной нулю), отдача тепла излучением становится невозможной. Снизить теплоотдачу организма излучением можно за счет уменьшения площади поверхности излучения («сворачивания тела в клубок»). Если температура окружающей среды превышает среднюю температуру кожи, тело человека, поглощая инфракрасные лучи, излучаемые окружающими предметами, согревается.

Теплоотдача. Излучение. Теплопроведение. Конвекция. Испарение.

Рис. 13.4. Виды теплоотдачи. Пути отдачи тепла организмом во внешнюю среду можно условно подразделить на «влажную» теплоотдачу, связанную с испарением пота и влаги с кожи и слизистых оболочек, и на «сухую» теплоотдачу, которая не связана с потерей жидкости.

Теплопроведение — способ отдачи тепла, имеющий место при контакте, соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество тепла, отдаваемого организмом в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур контактирующих тел, площади контактирующих поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности контактирующего тела. Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой теплопроводностью и являются теплоизоляторами. Использование одежды из тканей, содержащих большое число маленьких неподвижных «пузырьков» воздуха между волокнами (например, шерстяные ткани), дает возможность организму человека уменьшить рассеяние тепла путем теплопроводности. Влажный, насыщенный водяными парами воздух, вода характеризуются высокой теплопроводностью. Поэтому пребывание человека в среде с высокой влажностью при низкой температуре сопровождается усилением теплопотерь организма. Влажная одежда также теряет свои теплоизолирующие свойства.

Конвекция — способ теплоотдачи организма, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. При этом контактирующий с кожей слой воздуха нагревается, снижает свою плотность, поднимается и замещается более холодным и более плотным воздухом. В условиях, когда температура воздуха равна 20 °С, а относительная влажность — 40—60 %, тело взрослого человека рассеивает в окружающую среду путем теплопро-ведения и конвекции около 25—30 % тепла (базисная конвекция). При увеличении скорости движения воздушных потоков (ветер, вентиляция) значительно возрастает и интенсивность теплоотдачи (форсированная конвекция).

Отдача тепла организмом путем теплопроведения, конвекции и излучения, называемых вместе «сухой» теплоотдачей, становится неэффективной при выравнивании средних температур поверхности тела и окружающей среды.

Теплоотдача. Излучение. Теплопроведение. Конвекция. Испарение.

Теплоотдача путем испарения — это способ рассеяния организмом тепла в окружающую среду за счет его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и влаги со слизистых оболочек дыхательных путей («влажная» теплоотдача). У человека постоянно осуществляется выделение пота потовыми железами кожи («ощутимая», или железистая, потеря воды), увлажняются слизистые оболочки дыхательных путей («неощутимая» потеря воды) (рис. 13.4). При этом «ощутимая» потеря воды организмом оказывает более существенное влияние на общее количество отдаваемого путем испарения тепла, чем «неощутимая».

При температуре внешней среды около 20 "С испарение влаги составляет около 36 г/ч. Поскольку на испарение 1 г воды у человека затрачивается 0,58 ккал тепловой энергии, нетрудно подсчитать, что путем испарения организм взрослого человека отдает в этих условиях в окружающую среду около 20 % всего рассеиваемого тепла. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде усиливают потоотделение и оно может возрасти до 500— 2000 г/ч. Если внешняя температура превышает среднее значение температуры кожи, то организм не может отдавать во внешнюю среду тепло излучением, конвекцией и теплопроведением. Организм в этих условиях начинает поглощать тепло извне, и единственным способом рассеяния тепла становится усиление испарения влаги с поверхности тела. Такое испарение возможно до тех пор, пока влажность воздуха окружающей среды остается меньше 100 %. При интенсивном потоотделении, высокой влажности и малой скорости движения воздуха, когда капли пота, не успевая испариться, сливаются и стекают с поверхности тела, теплоотдача путем испарения становится менее эффективной.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Испарение – как основной путь теплоотдачи. Значение испарение

Существуют следующие пути отдачи тепла организмом в окружающую среду: излучение, теплопроведение, конвекция и испарение.

Излучение — это способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человека в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (а = 5—20 мкм Излучением отдают тепло все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля (—273 °С). Поверхность тела человека также является излучателем тепла, но она в свою очередь может получать некоторое количество тепла за счет излучения окружающих предметов. Тепло отдается организмом тогда, когда температура стен, пола, потолка, а также поверхности оборудования, ограждающих устройств в помещении ниже температуры наружных слоев одежды (в среднем 27—28 °С) или открытой поверхности кожи

Теплопроведение — способ отдачи тепла, имеющий место при контакте, соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество тепла, отдаваемого организмом в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур контактирующих тел, площади контактирующих поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности контактирующего тела. Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой теплопроводностью и являются теплоизоляторами. Использование одежды из тканей, содержащих большое число маленьких неподвижных «пузырьков» воздуха между волокнами (например, шерстяные ткани), дает возможность организму человека уменьшить рассеяние тепла путем теплопроводности

Конвекция — способ теплоотдачи организма, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. При этом контактирующий с кожей слой воздуха нагревается, снижает свою плотность, поднимается и замещается более холодным и более плотным воздухом. В условиях, когда температура воздуха равна 20 °С, а относительная влажность — 40—60 %, тело взрослого человека рассеивает в окружающую среду путем теплопро-ведения и конвекции около 25—30 % тепла (базисная конвекция). Конвекция — передача тепла через воздушную среду. Если человек раздет, то в условиях неподвижного воздуха прилегающий к коже слой воздуха толщиной 4—8 мм нагревается путем проведения тепла. Нагрев более отдаленных слоев происходит вследствие естественной конвекции или движения воздуха (принудительная конвекция), при которых происходит замещение прилегающих к телу более теплых слоев воздуха более холодными. Когда человек пребывает в условиях подвижного воздуха, толщина указанного пограничного слоя уменьшается до 1 мм и менее, а теплоотдача возрастает в несколько раз.

Теплоотдача конвекцией увеличивается также с ростом барометрического давления. Относительно небольшая отдача тепла проведением и конвекцией происходит также через поверхность дыхательных путей, если вдыхаемый воздух имеет более низкую, чем тело, температуру. Теплоотдача конвекцией прекращается, если величина температуры окружающего воздуха достигает величины температуры кожи. В случае, когда она повышается еще больше, происходит не отдача, а восприятие конвекционного тепла

Теплоотдача путем испарения — это способ рассеяния организмом тепла в окружающую среду за счет его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и влаги со слизистых оболочек дыхательных путей («влажная» теплоотдача). У человека постоянно осуществляется выделение пота потовыми железами кожи («ощутимая», или железистая, потеря воды), увлажняются слизистые оболочки дыхательных путей («неощутимая» потеря воды) (рис. 13.4). При этом «ощутимая» потеря воды организмом оказывает более существенное влияние на общее количество отдаваемого путем испарения тепла, чем «неощутимая». При температуре внешней среды около 20 "С испарение влаги составляет около 36 г/ч.

Испарение — основной путь теплоотдачи при повышенной температуре воздуха, в особенности, когда температура воздуха и окружающих предметов близка к температуре кожи, что затрудняет или исключает теплоотдачу излучением и конвекцией. Теплоотдача испарением происходит потому, что при испарении 1 г воды теряется около 2,5 кДж (0,6 ккал) тепла. Испарение влаги из организма происходит как с поверхности кожи, так и через дыхательные пути.

Читайте также: