Теплоотдача. излучение. теплопроведение. конвекция. испарение.

Что такое терморегуляция организма человека

Человек, как и большинство млекопитающих — гомойотермное создание. Гомойотермия – это способность организма обеспечивать себе постоянство уровня температуры, в основном с помощью физиолого-биохимических реакций.

Терморегуляция организма человека – это эволюционно сформировавшийся набор механизмов, которые срабатывают за счет гуморальной (посредством жидкой среды) и нервной регуляции, метаболизма (обмена веществ) и энергетического обмена. Различные механизмы имеют различные способы и условия срабатывания, поэтому их активация зависит от времени дня, пола человека, числа прожитых лет и даже положения Земли на орбите.

Терморегуляция в организме человека выполняется рефлекторно. Специальные системы, действие которых направлено на контроль температуры, регулируют интенсивность отдачи или поглощения тепла.

Система терморегуляции человека

Поддержание температурного режима тела на постоянном заданном уровне осуществляется при помощи двух противоположных механизмов терморегуляции организма человека — отдачи и продукции тепла.

Механизм теплопродукции

Механизм теплопродукции, или химическая терморегуляция человека – процесс, способствующий повышению температуры организма. Он имеет место при всех обменах веществ, но, по большей мере, в мышечных волокнах, клетках печени и клетках бурых жировых отложений. Так или иначе, в продуцировании тепла участвуют все тканевые структуры.

В каждой клетке человеческого тела происходят окислительные процессы, расщепляющие органические вещества, в ходе которых какая-то доля выделяемой энергии уходит на нагревание организма, а основное количество – на синтезирование аденозинтрифосфатной кислоты (АТФ).

Это соединение является удобной формой для накопления, транспортировки и эксплуатации энергии.

Так выглядит молекула АТФ

Во время понижения температуры рефлекторным образом понижается и скорость обменных процессов в человеческом теле, и наоборот. Химическая регуляция активизируется в тех случаях, когда физической составляющей теплообмена не хватает для поддержания нормального температурного значения.

Механизм теплопродукции активизируется при поступлении сигналов от холодовых рецепторов.

Это происходит, когда температура окружающей среды становится ниже так называемой «зоны комфорта», которая для легко одетого человека лежит в температурных рамках от 17 до 21 градуса, а для голого человека составляет приблизительно 27-28 градусов.

Стоит отметить, что для каждого индивидуума «зона комфорта» определяется индивидуально, она может меняться в зависимости от состояния здоровья, массы тела, места проживания, времени года и т.п.

Чтобы повысить выработку тепла в организме включаются механизмы термогенеза. Среди них выделяют следующие.

1. Сократительный.

Этот механизм активизируется за счет работы мышц, в ходе которой ускоряется разложение аденозитрифосфата. При его расщеплении выделяется вторичная теплота, эффективно согревающая тело.

Сокращения мышц в таком случае происходят непроизвольно — при поступлении импульсов, исходящих из коры головного мозга. Как результат, в теле человека можно наблюдать значительное (до пяти раз) повышение выработки тепла.

Так кожа реагирует на холод

При незначительном понижении температуры увеличивается терморегуляционный тонус, что наглядно проявляется в появлении на коже «мурашек» и поднятии волосков.

Неконтролируемые мышечные сокращения при сократительном термогенезе называют холодовой дрожью. Повысить температуру организма при помощи сокращений мышц можно и осознанно – проявляя двигательную активность. Физическая нагрузка способствует повышению теплопродукции до 15 раз.

2. Несократительный.

Данный вид термогенеза может повысить теплопродукцию почти втрое. В его основе лежит катаболизм (расщепление) жирных кислот. Этот механизм регулируется при помощи симпатической нервной системы и гормонов, выделяемых щитовидной железой и мозговым веществом надпочечников.

Механизм теплоотдачи

Механизм теплоотдачи, или физическая составляющая терморегуляции – это процесс избавления организма от лишнего тепла. Постоянное значение температуры поддерживается за счет выведения тепла через кожу (путем кондукции и конвекции), радиации и выведения влаги.

Часть теплоотдачи происходит за счет теплопроводности кожи и слоя жировой клетчатки. Процесс регулируется по большей части кровообращением. При этом тепло от кожи человека отдается твердым предметам при прикасании к ним (кондукция) или окружающему воздуху (конвекция). Конвекция составляет значимую часть теплоотдачи — в воздух передается 25-30% человеческого тепла.

Радиация или излучение — это перенос энергии человека в пространство или на окружающие предметы, имеющие более низкую температуру. С излучением уходит до половины человеческого тепла.

И, наконец, испарение влаги с поверхности кожи или из дыхательных органов, на которое приходится 23-29% потери тепла. Чем больше показатель температуры тела превышает норму, тем активнее организм охлаждается при помощи испарения — поверхность тела покрывается потом.

В случае, когда температура окружающей среды значительно превышает внутренний показатель организма, испарение остается единственным действенным механизмом охлаждения, все прочие перестают работать. Если же высокая внешняя температура еще сопровождается повышенной влажностью, которая затрудняет потоотделение (т.е. испарение воды), то человек может перегреться и получить тепловой удар.

Рассмотрим механизмы физической регуляции температуры тела более подробно:

Перспирация

Суть этого вида теплоотдачи состоит в том, что энергия направляется в окружающую среду путем испарения влаги с кожного покрова и слизистых оболочек, устилающих дыхательные пути.

Этот вид теплоотдачи — один из наиважнейших, поскольку, как уже отмечалось, может продолжаться в среде с высокой температурой, при условии, что процент влажности воздуха будет меньше 100. Это объясняется тем, что чем выше влажность воздуха, тем хуже вода будет испаряться.

Важным условием для эффективности перспирации является циркуляция воздуха. Поэтому если человек будет в непроницаемой для воздухообмена одежде, то пот через какое-то время потеряет возможность испаряться, поскольку влажность воздуха под одеждой превысит 100%. Это приведет к перегреву.

В процессе потоотделения энергия человеческого организма тратится на то, чтобы разорвать молекулярные связи жидкости. Теряя молекулярные связи, вода принимает газообразное состояние, а тем временем излишек энергии выходит из организма.

Испарение воды со слизистых оболочек дыхательных путей и испарение через поверхностную ткань — эпителий (даже когда кажется, что кожа сухая) называется неощутимой перспирацией. Активная работа потовых желез, при которой происходит обильное потоотделение и теплоотдача, называется ощутимой перспирацией.

Излучение электромагнитных волн

Данный способ теплоотдачи работает за счет излучения инфракрасных электромагнитных волн. По законам физики, любой объект, температура которого поднимается выше температуры окружающей среды, начинает отдавать тепло посредством излучения.

Инфракрасное излучение человека

Чтобы не допустить чрезмерной утечки тепла таким способом, человечество изобрело одежду. Ткань одежды помогает создать воздушную прослойку, температура которой принимает значение температуры тела. Это уменьшает излучение.

Количество тепла, рассеиваемого объектом, пропорционально площади поверхности излучения. Это означает, что, меняя положение тела, можно регулировать свою теплоотдачу.

Кондукция

Кондукция или теплопроведение происходит при прикосновении человека к любому другому предмету. Но избавление от излишка тепла может произойти только в том случае, если объект, с которым человек вступил в контакт, имеет более низкую температуру.

Важно помнить, что воздух с низким процентом влажности и жир имеют малое значение теплопроводности, поэтому являются теплоизоляторами.

Конвекция

Суть этого способа теплоотдачи заключается в перенесении энергии циркулирующим вокруг тела воздухом, при условии, что его температура будет ниже температуры тела. Прохладный воздух в момент контакта с кожей прогревается и устремляется наверх, замещаясь новой дозой холодного воздуха, находящегося ниже из-за высокой плотности.

Одежда играет важную роль в том, чтобы при конвекции тело не отдало слишком много тепла. Она представляет собой барьер, замедляющий воздушную циркуляцию и, тем самым, конвекцию.

Центр терморегуляции

Центр терморегуляции человека находится в головном мозге, а именно – в гипоталамусе. Гипоталамус – это часть промежуточного мозга, которая включает в себя множество клеток (около 30 ядер). Функции этого образования заключаются в поддержании гомеостаза (т.е. способности организма к саморегуляции) и деятельности нейроэндокринной системы.

Одной из самых важных функций гипоталамуса является обеспечение и контроль действий, направленных на терморегуляцию тела.

При выполнении этой функции в центре терморегуляции у человека происходят такие процессы:

1. Периферические и центральные терморецепторы передают информацию в передний отдел гипоталамуса.
2. В зависимости от того, в нагревании или в охлаждении нуждается наш организм, активизируется центр теплопродукции либо центр теплоотдачи.

При передаче импульсов от рецепторов холода начинает функционировать центр теплопродукции. Он находится в задней части гипоталамуса. От ядер по симпатической нервной системе двигаются импульсы, повышающие скорость обменных процессов, сужающие сосуды, активизирующие скелетные мышцы.

Если организм начинает перегреваться, то начинает активно работать центр теплоотдачи. Он находится в ядрах переднего отдела гипоталамуса. Возникающие там импульсы являются антагонистами механизма теплопродукции. Под их влиянием у человека происходит расширение сосудов, повышается потоотделение, — организм охлаждается.

В терморегуляции человека принимают участие также другие отделы центральной неравной системы, а именно кора больших полушарий мозга, лимбическая система и ретикулярная формация.

Основная функция температурного центра в головном мозге – поддержание постоянного температурного режима. Он определяется суммарным значением температуры организма, когда оба механизма (теплопродукция и теплоотдача) активны менее всего.

Органы внутренней секреции также играют немаловажную роль в терморегуляции тела человека. При пониженной температуре щитовидная железа увеличивает продукцию гормонов, которые ускоряют обменные процессы. Надпочечники владеют способностью контролировать теплоотдачу за счет гормонов, регулирующих процессы окисления.

Нарушения терморегуляции организма: причины, симптомы и лечение

• Нарушением терморегуляции называют внезапные изменения температуры тела или отклонения от нормы в 36,6 градусов по Цельсию.
• Причинами температурных колебаний могут стать как внешние факторы, так и внутренние, например, заболевания.
• Специалисты различают следующие нарушения терморегуляции:

• озноб;
• озноб при гиперкинезе (непроизвольных мышечных сокращениях);
• гипотермия (переохлаждение организма). Гипотермии посвящена отдельная статья на нашем сайте;
• гипертермия (перегрев организма).

Причин нарушений терморегуляции множество, самые распространенные из них приведены ниже:

• Приобретенный или врожденный дефект гипоталамуса (если проблема в этом, то перепады температуры могут сопровождаться сбоями в работе желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, сердечно-сосудистой системы).
• Перемена климата (как внешний фактор).
• Злоупотребление алкогольными напитками.
• Следствие процессов старения.
• Психические расстройства.
• Вегетососудистая дистония (на нашем сайте вы можете прочитать о температурных перепадах при ВСД).

В зависимости от причины, перепады температуры могут сопровождаться различными симптомами, частыми из которых являются лихорадка, головная боль, потеря сознания, сбои в работе пищеварительной системы, ускоренное дыхание.

При нарушениях регуляции температуры организмом нужно обратиться к неврологу. Основные принципы лечения данной проблемы заключаются в:

• приеме препаратов, воздействующих на эмоциональное состояние пациента (если причина в расстройствах психики);
• приеме препаратов, оказывающих влияние на деятельность центральной нервной системы;
• приеме лекарств, способствующих усиленной теплоотдаче в сосудах кожи;
• общей терапии, в которую входит: физическая активность, закаливание, здоровое питание, прием витаминов.

Теплообмен — основные виды в физике, суть и примеры

Передача тепла или теплообмен это процесс распространения внутренней энергии в пространстве с разными температурами.

Теплопроводность это способность веществ и тел проводить энергию (тепло) от частей с высокой температурой к частям с более низкой. Такая способность существует за счет движения частиц. Энергия может передаваться между телами и внутри одного тела. Нагревая в пламени один конец гвоздя, мы рискуем обжечься о другой его конец, не находящийся в пламени.

В начале развития науки о свойствах тел и веществ считалось, что тепло передается путем перетекания «теплорода» между телами. Позже, с развитием физики, теплопроводность получила объяснение взаимодействием частиц вещества. Электроны в нагреваемом над огнем участке гвоздя движутся активнее и через столкновения отдают тепло медленным электронам в части, которая не подвергается нагреванию.

Виды теплообмена и способы передачи тепла

В физике выделяют несколько видов теплообмена:

1. Теплопроводность – свойство материалов передавать через свой объем поток тепла путем обмена энергией движения частиц.

2. Конвекция – перенос тепла, осуществляемый перемещением неравномерно прогретых участков среды (газа, жидкости) в пространстве.

3. Излучение – в данном случае перенос тепла в вакууме или газовой среде осуществляется электромагнитными волнами.

Рассмотрим сущность и назначение каждого из видов теплообмена.

Теплопроводность

В большинстве случаев виды теплообмена тесно связаны и проходят одновременно. Конвекция всегда дополняется теплопроводностью, так как при движении объема среды всегда имеется взаимодействие частиц с разными температурами. Такой процесс имеет название конвективного теплообмена. 

Примером такого типа теплообмена является остывание горячего чая, налитого в холодную металлическую кружку. Отдача тепла может сопровождаться его излучением, тогда в переносе теплоты участвуют все три вида: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение.

Рассмотрим более подробно теплопроводность.

Этот вид теплообмена присущ твердым телам, но присутствует так же в жидкостях и газах. В твердых телах теплопроводность является основным видом теплообмена и напрямую зависима от природы вещества, его плотности, химического состава, влажности, температуры.

Разные тела и вещества имеют разную теплопроводность. Количественным показателем теплопроводности служит коэффициент теплопроводности, он обозначается буквой λ (лямбда). Чем выше плотность, влажность и температура тела, тем больше λ.

Проведение тепла происходит за счет взаимодействий между частицами. Конечной целью процесса будет выравнивание внутренней температуры по всему телу. Теплопроводность жидкостей меньше, чем у твердых тел, у газов – меньше, чем у жидкостей. Причиной является большое расстояние между молекулами в жидкостях, особенно в газах. 

Низкая теплопроводность воздуха издавна используется при изготовлении двойных оконных рам. Теплопроводность воздуха гораздо ниже теплопроводности стекла. Воздушная прослойка межу стеклами защищает от зимней стужи.

Плохая теплопроводность, появившаяся в процессе эволюции в качестве защиты от критических температур, у живых организмов. Шерсть, пух, волосы, жир обладают очень низкой теплопроводностью. Именно поэтому мы не мерзнем зимой в теплых носках, песцы могут спать на снегу, а моржи выживают в условиях Арктики за счет жировой прослойки.

• В таблице приведены примеры материалов, веществ и сред с наименьшей и наибольшей теплопроводностью.
• Таблица 1

Исходя из данных, приведенных в таблице, можно сделать некоторые выводы:

1. В вакууме тепло не проводится. Передача тепла в вакууме может происходить с помощью излучения. Таким способом тепло Солнца доходит до нашей планеты.

2. Материал с наивысшей теплопроводностью называется графен, который активно используется в наноэлектронике.

3. Металлы тоже достаточно теплопроводные. Известно, как быстро нагревается металлическая ложка в горячем супе.

4. Строительные материалы обладают низкой теплопроводностью, что и обуславливает их использование для возведения теплых и надежных жилищ.

С понятием теплопроводности тесно связано понятие теплоемкости.

Теплоемкостью называют количество тепла, которое поглотило тело (вещество), чтобы его температура повысилась на 1 градус. Действительно, для повышения температуры металлического стержня на 1 градус, необходимо, чтобы он обладал теплопроводностью для равномерного нагревания всего объёма.

Знания о теплопроводности веществ и материалов необходимы в строительстве, промышленности, быту. Степень теплопроводности материала обуславливает его применение в той или иной сфере. Разработка и поиск новых веществ с уникальными теплоизоляционными свойствами – важнейшая задача современной науки.

Конвекция

При конвекции энергия передается потоками, возникающими в различных средах. 

В зависимости от причины возникновения, процессы этого типа теплообмена делят на естественную и вынужденную конвекцию:

1. Естественная конвекция возникает под влиянием естественных сил: неравномерного прогрева, силы тяжести. Процессы естественной конвекции происходят на планете ежеминутно.

   Появление облаков, формирование атмосферных фронтов, циклонов и антициклонов в атмосфере возможно благодаря этому процессу. Воды мирового океана так же подвержены процессам конвекции, в результате образуются океанические течения.

   Движение тектонических плит так же обусловлено конвективными процессами.

2. Вынужденная конвекция — зависит от присутствия внешних сил. Например, при помешивании ложкой горячий чай остывает именно за счет этого явления.

Излучение

Излучение тепла является электромагнитным процессом. Тепло выделяют любые тела, температура которых выше 0 К. 

Тепло излучается телами благодаря тому, что любое вещество состоит из молекул и атомов, а они, в свою очередь, из заряженных протонов и электронов. Таким образом, любое тело оказывается пронизанным электромагнитным полем.

Физическая терморегуляция. Теплопроведение, ковекция, излучение, испарение

Физическая терморегуляция обеспечивает защиту как от холода, так и от действия жары. В онтогенезе и филогенезе она формируется позднее химической терморегуляции. Теплоотдача осуществляется посредством внутреннего и внешнего потоков тепла. Внутренние

потоки тепла –перенос тепла от внутренних органов к поверхности тела (от «ядра» к оболочке), является пассивным теплопроведением с низкой эффективностью передачи.

Перенос тепла кровью (конвекция) от внутренних органов к коже и слизистым, эффективность передачи высокая. Теплоизолирующие свойства оболочки тела зависят от толщины слоя подкожной жировой клетчатки, интенсивности кровотока в сосудах кожи и состояния артериоловенулярных шунтов.

Способы теплоотдачи с поверхности тела (наружные потоки тепла).

Излучение – способ теплоотдачи, осуществляемого без непосредственного контакта между телами: 1.в покое обеспечивает до 60% теплоотдачи, при физиологической температуре тело человека излучает инфракрасные волны длиной от 5 до 20 мкм; 2.

излучение согласно закону Стефана – Больцмана пропорционально разнице абсолютных температур кожи и среды, а также площади излучения; 3.основные участки, с которых осуществляется теплоотдача, — лицо, голова, кисти рук; 4.

инфракрасная солнечная радиация играет роль в поддержании теплового баланса организма (нагрев организма).

Проведение – прямая передача кинетической энергии молекул от более нагретого тела к менее нагретому; величина теплоотдачи по этому пути в покое составляет 15%; зависит от разницы абсолютных температур кожи и среды и величины поверхности, с которой осуществляется теплоотдача; плотности среды; насыщенности воздуха водяными парами; толщины слоя подкожной жировой клетчатки (обратная зависимость).

Конвекция – перенос тепла движущимися около тела частицами среды (воздухом, водой). Величина теплоотдачи в покое около 16%: естественная конвекция – удаление теплого слоя воздуха или воды с поверхности теплоотдачи; принудительная конвекция – увеличение скорости смены воздушной среды, нагретой около кожи вентилятором, веером.

Испарение – отдача тепла с поверхности тела в результате перехода воды в парообразное состояние. Величина теплоотдачи в покое составляет около 19%: неощутимое испарение с кожи вне потовых желёз испаряется до 700 мл воды в сутки и ощутимое испарение (потоотделение) обеспечивается мерокриновыми потовыми железами, начинается в условиях покоя при температуре внешней среды, превышающей 25оС.

Заказать ✍️ написание учебной работы

Физическая терморегуляция

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.

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.

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 теплоизолирующие 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.

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.

1. Температура тела и терморегуляция у ребенка
При рождении температура тела ребенка около 37,2 °C. Затем в течение 2–3 ч происходит снижение температуры на 1–2 °C. Это состояние называется транзиторной гипотермией. Затем вновь начинается постепенное повышение, и к 5-му дню

2.2. Особенности терморегуляция у новорожденных

2.2. Особенности терморегуляция у новорожденных
По сути, терморегуляция может быть охарактеризована как совокупность физиологических процессов, направленных на поддержание относительного постоянства температуры тела (изотермии). Если же применить это определение для

Глава 11. Терморегуляция

Глава 11. Терморегуляция
Температура окружающей среды оказывает большое влияние на физиологическую активность живых организмов. В разных регионах Земли температура колеблется от -50″ во время арктической зимы до +60°С летом в некоторых пустынях. Температурный диапазон, в

Химическая терморегуляция

Химическая терморегуляция
Этот вид регуляции температуры осуществляется за счет изменения уровня обмена веществ, что ведет к повышению или понижению образования тепла в организме. Суммарная теплопродукция в организме складывается из первичной теплоты, выделяющейся в

Терморегуляция при изменениях температуры внешней среды

Терморегуляция при изменениях температуры внешней среды Холодовое воздействие
В ответ на охлаждение происходит возбуждение холодовых рецепторов кожи, импульсация от них поступает в центры гипоталамуса. От центра терморегуляции идут сигналы к эффекторам, в результате

39 Физическая нагрузка

39
Физическая нагрузка
Большинство специалистов по диетам настаивают на том, что для похудения необходима физическая нагрузка. Звучит логично, но как я уже объяснял, вам незачем увеличивать или уменьшать вес машины, сжигая больше топлива или подливая его — этим мы просто

Физическая нагрузка

Физическая нагрузка
Ввиду того что я в прошлом профессионально занимался спортом, то эту любовь я сохранил на всю жизнь. Движение заряжает организм энергией, омывает его чистой кровью, насыщает кислородом и делает много других полезных вещей в плане здоровья.Я

3.12. Физическая активность

3.12. Физическая активность Движение как таковое может по своему действию заменить любое лекарство, но все средства мира не в состоянии заменить действия движения.
Тиссо
С глубокой древности дошли до нас сведения о целительной силе движения. Древнегреческий философ

Физическая реабилитация

Физическая реабилитация Человек в течение жизни постоянно выполняет мышечные нагрузки различных видов. Их можно разделить на статические (изометрические) и динамические. При первых мышечное сокращение не приводит к движению частей тела, они направлены главным образом

Физическая активность

Физическая активность
В долгий зимне-весенний период лучшим вариантом будет заняться фитнесом или ходить в бассейн. Если вы так и поступите, то сможете избавиться от лишнего веса и подкорректировать свою фигуру. А вот летом можно будет заняться своей фигурой на свежем

Физическая активность

Физическая активность
При лечении гломерулонефрита большую роль играет физическая активность (работа на свежем воздухе, походы в лес и горы). Лечение можно считать оконченным, если во время горных восхождений потливости тела практически не

Физическая активность

Физическая активность Общие рекомендации
Для того чтобы обеспечить здоровую жизнь сердцу и сосудам, которые входят в общую систему нашего организма, а значит, и напрямую влияют на нашу жизнь, здоровье, наряду с правильным питанием нужна физическая активность. Без нее не

Физическая активность

Физическая активность
Итак, мы договорились, что климакс, как и общее старение организм а, — естественный процесс и никуда от этого не деться. Другое дело, что его можно отдалить и смягчить. Подмечено, что легче переживают климакс мужчины, ведущие подвижный образ жизни.

Физическая активность

Физическая активность
Отсутствие или ограничение подвижности сильно усложнило нашу жизнь. Автомобили, лифты, удобные кресла, мягкие диваны… А отсюда — вечная усталость и желание поскорее куда-нибудь присесть. Тело надо держать в тонусе. Встаньте из-за компьютера,

Физическая усталость

Физическая усталость
«Я устал, как лошадь!» Согласитесь, такое высказывание выражает определенное удовлетворение, полученное от выполненной работы. Физическая усталость очень хорошо знакома многим из нас. Она может ощущаться как приятная и желанная. Такую благодарную

Физическая терморегуляция

Если температура
тела превышает температуру среды, то
тело будет отдавать тепло в среду. Отдача
тепла в окружающую среду осуществляется
излучением, теплопроведением, конвекцией
и испарением.

Повышение температуры
среды выше температуры тела приводит
к приросту температуры тела за счёт
излучения и проведения. В этих условиях
освобождение от излишков тепла и
охлаждение осуществляются только
потоиспарением. Движение воздуха около
кожи усиливает скорость испарения и
тем самым увеличивает эффективность
потери тепла (охлаждающий эффект
вентилятора).

Физическая
терморегуляция (теплоотдача.)
Если
температура тела превышает температуру
среды, то тело будет отдавать тепло в
среду. Отдача тепла в окружающую среду
осуществляется излучением,
теплопроведением, конвекцией и испарением.

• Излучение. Обнажённый человек в условиях комнатной температуры теряет около 60% от отдаваемого тепла посредством излучения инфракрасных волн длиной от 760 нм.
• Конвекция (15% отдаваемого тепла) — потеря тепла путём переноса движущимися частицами воздуха или воды. Количество тепла, теряемого конвекционным способом, возрастает с увеличением скорости движения воздуха (вентилятор, ветер). В воде величина отдачи тепла путём проведения и конвекции во много раз больше, чем на воздухе.
• Проведение — контактная передача тепла (3% отдаваемого тепла) при соприкосновении поверхности тела с какими-либо физическими телами (стул, пол, подушка, одежда и др.).

Излучение,
конвекция и проведение
происходят, когда температура тела выше
температуры окружающей среды.
Если
температура поверхности тела равна или
ниже температуры окружающей среды, то
эти способы потери тепла организмом
становятся неэффективными.
Например, в обычных условиях теплопроведение
играет небольшую роль, т.к. воздух и
одежда плохо проводят тепло.

• Испарение — необходимый механизм выделения тепла при высоких температурах. Испарение воды с поверхности тела приводит к потере 2,43 кДж (0,58 ккал) тепла на каждый грамм испарившейся воды.

Неощутимоеиспарение —
результат непрерывной диффузии молекул
воды через кожу и дыхательные поверхности,
оно не контролируется системой
температурной регуляции Даже без
видимого потоотделения вода испаряется
с поверхности кожи и лёгких в пределах
от 700 –
850 мл воды в
день(300
– 350 мл – с поверхности легких, 400 – 500
мл – с поверхности кожи),
вызывая потерю тепла порядка 12–16 ккал/час.

Интенсивность
процесса зависит от относительной
влажности среды:
в насыщенном водяными парами воздухе
испарение не происходит. Поэтому в бане
пот выделяется в большом количестве,
но не испаряется и стекает с поверхности
кожи – неэффективное
потоотделение.

При тяжелой
физической работе в условиях высокой
температуры среды пребывания потоотделение
может достигать 10–12
л/сут. После
тяжелой мышечной нагрузки путем испарения
отдается 75%
тепла, радиации – 12%,
конвекции 13%
(для сравнения: в покое
при 20С
– доля
радиации составляет 66%, испарения — 19%,
конвекции — 15%).

Вместе с потом
теряется большое количество солей (в
первую очередь — хлористого натрия) и
витамина С. В связи с этим, нормы
потребления данных веществ должны быть
значительно расширены в рационе людей,
работающих в горячих цехах и в условиях
жаркого климата.

• В теплоотдаче
  принимают участиекожа,
  слизистые, легкие, сердечно-сосудистая
  и выделительная системы.
• Особо важную роль
  в процессах теплоотдачи играет состояние
  кожных сосудов, а также частота сердечных
  сокращений и дыхания.
• Сердечно-сосудистая
  система
  влияет на интенсивность теплоотдачи
  за счет перераспределения крови в
  сосудах и изменения объема циркулирующей
  крови.

На холоде
кровеносные сосуды кожи, в основном
артериолы, суживаются; открываются
артериовенозные анастомозы. Это уменьшает
количество крови в капиллярах.

В
результате повышается термоизоляция
организма и тепло сохраняется за счет
ограничения теплоотдачи.

За счет
перераспределения крови увеличивается
объемная скорость кровотока во внутренних
органах – это способствует сохранению
тепла в них – реакция
теплоконсервации.

При повышении
температуры окружающей среды:

1) сосуды
кожи расширяются, количество циркулирующей
в них крови увеличивается;

2) возрастает
объем циркулирующей крови за счет
перехода воды из тканей в сосуды и
выброса крови из селезенки и других
кровяных депо. В результате увеличивается
теплоотдача путем радиации и конвекции.

Дыхательная
система –
аналогичный результат возникает и при
учащении дыхания из-за выведения из
организма большего количества нагретого
воздуха.

Особенно важное значение имеет
у непотеющих животных (либо
лишенных потовых желез, либо имеющих
густую шерсть, затрудняющую потоотделение)
– собаки, кошки и др.

При повышении
температуры среды у них развивается
тепловая
одышка –
сильно учащенное, но крайне поверхностное
дыхание. Увеличивает испарение воды со
слизистой полости рта и верхних
дыхательных путей.

Теплоотдаче
препятствуют:

1) слой
подкожной жировой клетчатки
– в связи с малой теплопроводностью
жира;

2) одежда– за счет
того, что между ней и кожей находится
слой неподвижного воздуха, являющегося
плохим проводником тепла (его температура
достигает 300С).

Теплоизолирующие свойства одежды тем
лучше, чем более мелкоячеиста ее структура
– шерстяная и меховая.

Непроницаемая
для воздуха одежда (резиновая) переносится
плохо – слой воздуха между ней и телом
быстро насыщается водяными парами и
испарение прекращается.

1. 3) изменение
   положения тела:
   когда холодно, животные «сворачиваются
   в клубок», что уменьшает поверхность
   теплоотдачи; когда жарко, наоборот,
   принимают положение, при котором она
   возрастает;
2. 4) реакция
   кожных мышц
   — для человека имеет рудиментарное
   значение («гусиная кожа»), у животных
   изменяет ячеистость шерстяного покрова,
   в результате чего теплоизолирующая
   роль шерсти улучшается.
3. Постоянство
   температуры тела обеспечивается
   совместным действием механизмов,
   регулирующих с одной стороны, интенсивность
   обмена веществ и зависящее от него
   теплообразование(химическая
   терморегуляция), а с другой –
   теплоотдачу(физическая терморегуляция).
4. Таким образом,
   полезным
   приспособительным результатом
   деятельности рассматриваемой
   функциональной системы является постоянство не температуры кожи
   (температурной «оболочки»), а температуры
   внутренних органов (температурного
   «ядра»)
5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
   СИСТЕМА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ПОСТОЯНСТВО
   ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА
6. 1 звено
   — полезный
   приспособительный результат
   – поддержание температуры тела на
   постоянном уровне.

2 звено
— рецепторы.
Терморецепцию
осуществляют свободные окончания тонких
сенсорных волокон типа А (дельта) и С.

• (Регуляция
  постоянства температуры – это
  сложнорефлекторный акт, осуществляющийся
  в результате раздражения рецепторов
  кожи, кожных и подкожных сосудов, а также
  ЦНС.)
• 3 звено
  функциональной системы
  – нервный
  центр
• 4 звено
  функциональной системы –
  исполнительные
  органы. Температура тела определяется
  определяется соотношением интенсивности:
• 1) образования
  тепла
• 2) отдачи тепла
• МЕХАНИЗМЫ
  терморегуляции

Нервные механизмы
терморегуляции в своей основе имеют
рефлекторные дуги, в состав которых
входят рецепторные образования (тепловые
и холодовые рецепторы).

По афферентным
нервным волокнам импульсация от
рецепторного аппарата достигает ряда
основных центров вегетативной регуляции,
прежде всего структур гипоталамуса.

Эфферентной частью рефлекторной дуги
являются симпатические и парасимпатические
нервные волокна, иннервирующие внутренние
органы, а также сосуды. Эфферентная
импульсация осуществляется и по
двигательным соматическим волокнам,
регулирующим деятельность скелетной
мускулатуры.

Локализация и
свойства терморецепторов.

Периферическиетерморецепторы
находятся в
коже, подкожных тканях, кожных и подкожных
сосудах.
Кожные
терморецепторы представляют собой
неинкапсулированные нервные окончания.

Центральные
терморецепторы
расположены в медиальной преоптической
области гипоталамуса (центральные
нейроны-термосенсоры), ретикулярной
формации среднего мозга, спинном мозге.)

Тепловые и холодовые
рецепторы в ЦНС реагируют на изменение
температуры крови, притекающей к нервным
центрам.
Замечено
повышение теплообразования при охлаждении
сонной артерии, приносящей кровь к
головному мозгу.

1. Доказательства
   наличия центральных терморецепторов:
2. 1)
   погружение денервированных задних
   конечностей
   собаки в холодную воду вызывает дрожь
   мышц головы, передних конечностей,
   туловища и увеличение теплообразования.
   Это связано с тем, что «холодная» кровь
   раздражает центральные терморецепторы;
3. 2)при
   охлаждении сонной артерии, приносящей
   кровь к головному мозгу,
   развиваются дрожь и сужение сосудов
   кожи, что приводит к повышению
   теплообразования и ограничению
   теплоотдачи соответственно.
4. Найдены терморецепторы в дыхательных путях, в продолговатом
   мозге и в двигательной коре.
5. Таким
   образом, организм человека имеет двойную
   систему контроля температуры тела:
   воздействие внешней среды (тепловое
   или холодовое) обнаруживается кожными
   рецепторными образованиями,
   температура внутренней среды регистрируется
   терморецепторами
   внутренних органов и структур ЦНС.

Функциональная
мобильность терморецепторов. Свойство
терморецепторов кожи изменять свою
чувствительность к температурным
воздействиям в зависимости от изменения
общего состояния организма отражает
универсальное свойство рецепторов,
открытое П.Г. Снякиным и получившее
название «функциональная
мобильность рецепторов».

Кроме того
терморецепторы подразделяют на
тепловые и холодовые.

Xолодовые
рецепторы
располагаются в толще кожи, на глубине
около 0,17 мм,
тепловые
рецепторы — на глубине 0,3 мм.

Общее число точек поверхности кожи,
воспринимающих холод, значительно
превышает число точек, воспринимающих
тепло. Холодовые и тепловые рецепторы
располагаются неравномерно по кожной
поверхности.

Имеются индивидуальные
зоны преимущественной локализации
тепловых и холодовых терморецепторов.

Среди периферических
терморецепторов преобладают
холодовые,
среди
центральных – тепловые.

При оптимальной
для человека температуре окружающей
среды терморецепторы генерируют разряды
со стационарной частотой. С понижением
окружающей температуры частота
импульсации и холодовых рецепторов
возрастает, тепловых — снижается.

Наоборот, при повышении окружающей
температуры возрастает частота
импульсации тепловых рецепторов и
снижается — холодовых.

Частота импульсов
холодовых рецепторов кожи максимальна
при температуре равной 20-30С,
а для тепловых рецепторов температура
равна 38-43С.

Ощущение
горячего – жжение
– возникает при температуре выше 450С
и воспринимается другими рецепторами
– горячевыми
или рецепторами
жжения(относятся
к полимодальным ноцицепторам и являются
промежуточным звеном между терморецепторами
и ноцицепторами).

Роль
нервных центров.

Поддержание
температуры тела на оптимальном для
метаболизма уровне осуществляется за
счет регулирующего влияния ЦНС. Впервые
наличие в головном мозге центра,
способного изменять температуру тела,
было обнаружено в
80-х годах XIX
в. К. Бернаром.

Его опыт, получивший название «теплового
укола», состоял в следующем: в область
промежуточного мозга через трепанационное
отверстие вводили электрод, вызывающий
раздражение данной области. Спустя 2—3
ч после введения электрода наступало стойкое повышение температуры тела
животного.

В дальнейших исследованиях
было установлено, что важнейшая роль в
процессах терморегуляции принадлежит
гипоталамусу.

Согласно современным
представлениям, терморегуляция
осуществляется распределенной
системой,
основной частью которой является
гипоталамический
терморегуляционный механизм

Экспериментально
было установлено, что основные (главные)
центры терморегуляции находятся в
гипоталамусе (за счет них воспринимаются
изменения в окружающей и внутренней
среде). При разрушениигипоталамуса
– утрачивается способность регулировать
температуру тела и животное становится
пойкилотермным..

К нейронам гипоталамической области
адресуется и импульсация, возникающая
в терморецепторах внутренних органов
и поверхности кожи.

Сенсорная информация от терморецепторов
распространяется по нервным волокнам
типа А-дельта и через лемнисковые пути
к нейронам таламуса, а затем в гипоталамус
и сенсомоторную область коры большого
мозга.

Известно, что
регуляция процесса теплообразования
(химическая терморегуляция) осуществляется
деятельностью ядер
задней части гипоталамуса;
процессы физической
терморегуляции
(теплоотдачи) обусловлены ядрами
переднего гипоталамуса. Таким
образом, в гипоталамусе имеется два
регулирующих центра:центр
теплообразования и
центртеплоотдачи.

Центры
теплоотдачи (передние
ядра гипоталамуса) —разрушение
этих структур приводит к тому, что
животные утрачивают способность
поддерживать постоянство температуры
тела в условиях высокой температуры
окружающей среды.

Температура их тела
при этом начинает возрастать, животные
переходят в состояние гипертермии,
причем гипертермия может развиться
даже при комнатной температуре.

Раздражение
этих структур через вживленные
электроды
электрическим током вызывает у животных
характерный синдром: одышку,
расширение поверхностных сосудов кожи,
падение температуры тела.
Вызванная предварительным охлаждением
мышечная дрожь у них прекра­щается.

Центры
теплообразования (латерально-дорсальный
гипоталамус) —
их разрушение приводит к тому, что
животные утрачивают способность
поддерживать постоянство температуры
тела в условиях пониженной температуры
окружающей среды.

Температура их тела
в этих условиях начинает падать, и
животные переходят в состояние гипотермии.

Электрическое раздражение соответствующих
центров гипоталамуса вызывает у животных
следующий синдром: 1) сужение
поверхностных сосудов кожи;