Глава 1. механизмы теплопродукции…………………………………………..4

Химическая терморегуляция

Химическая терморегуляция отвечает за изменение интенсивности выработки тепла в соответствии с условиями окружающей среды. Другими словами, температура воздуха влияет на обмен веществ в организме человека. Если становится прохладнее, организм начинает вырабатывать тепло активнее, чтобы обеспечить стабильность температуры тела.

Так как большая часть тепла появляется за счет работы мышц, то когда человеку холодно, тело начинает дрожать. Это нормальная реакция, которая вызвана раздражением кожных рецепторов. Низкая температура воздуха служит для них источником возбуждения, который, в свою очередь, передается к центральной нервной системе (ЦНС) в качестве сигнала – пора увеличить выработку тепла. ЦНС активирует усиленное сокращение мышц и так появляется озноб. Таким образом, это естественный рефлекс организма, направленный на усиление обмена веществ и увеличение тепла. Даже если человек при этом не начнет активнее двигаться, чтобы согреться, химическая терморегуляция сделает это за него.

Приблизительно также действует терморегуляция и в обратном направлении. Если в помещении достаточно тепло, организму не нужно перетруждаться – обмен веществ замедляется.

Интересный факт: органы, расположенные в брюшной полости, тоже образуют большое количество тепла. В частности речь идет о почках и печени. Это удалось выяснить путем измерения температуры крови. Оказалось, что кровь, которая отекает от печени, имеет более высокую температуру, чем та, что притекает. Кроме того, температура самих органов выше на 1-2 градуса, чем обычная температура тела.

Теплообмен человека в помещении

Создание
оптимально комфортных условий для
промышленных и административных зданий
представляет собой важную задачу, от
решения которой зависит нормальная
жизнедеятельность населения страны.

Протекающие
в организме человека метаболические
процессы, связанные с выделением энергии
в виде тепла и работы мышц, зависят от
следующих факторов: объема помещения,
приходящегося на одного человека,
степени тяжести выполняемого труда и
от количества потребленного кислорода.
Известным исследователем параметров
комфорта Оле Фангером предложена формула
теплового равновесия между человеком
и окружающей средой.

(1.1)

М- количество
тепла, вырабатываемое организмом, Вт/м²

W-объем
произведенной механической работы, Вт/
м²


общее количество тепла, выделяемое при
дыхании, Вт/ м²

— общее количество тепла, отводимое
через кожу, Вт/
м²

Процесс
теплообмена между организмом и внешней
средой состоит из переноса тепла от
внутренних областей тела к поверхностному
слою и переноса тепла от поверхности
тела в окружающую среду. Передача тепла
от внутренних органов к периферическим
тканям зависит от скорости кровотока
в сосудах, температурной разности между
тканями и кровью, размера кровеносных
сосудов и поддерживается на уровне
36,6-36,8ºС.

Передача
тепла с поверхности кожи человека в
окружающую среду подчиняется общим
законам теплопередачи и определяется:

— при лучистой
теплоотдаче

Вт (1.2)


коэффициент лучистого теплообмена, Вт/
м² ·ºС

—поверхность
человека, участвующая в теплообмене
излучением, м²


средняя температура поверхности тела
одетого человека, ºС


средняя радиационная температура
помещения, ºС

-при
конвективной теплоотдаче

Вт
(1.3)


коэффициент конвективного теплообмена,
Вт/ м² ·ºС


поверхность тела человека, участвующая
в теплоотдаче конвекцией, м²


температура воздуха в помещении, ºС

-при
теплоотдачи испарением

Вт
(1.4)

r-
скрытая теплота испарения, кДж/кг

g-
влаговыделение человека, г/с

Испарение
влаги с поверхности тела человека
осуществляется за счет разности
парциальных давлений водяных паров в
насыщенном парами слое у поверхности
тела и в воздухе помещения. Теплоотдача
испарением будет тем больше, чем ниже
значение относительной влажности
воздуха при данной температуре в
помещении.

У человека
в условиях температурного комфорта при
температуре воздуха 20ºС и относительной
влажности 40-60%, излучением отводится
около 60 Вт, конвекцией — 30 Вт и испарением
27 Вт теплоты. Теплоотдача конвекцией и
радиацией зависит от температуры
поверхности кожи человека, которая в
норме составляет около 33 ºС. Если
температура окружающей среды повышается
до 35-36ºС и выше, отдача тепла возможна
лишь путем испарения. Для теплообмена,
кроме температуры воздуха, имеют значения
скорость его движения и влажность. При
высокой температуре и влажности воздуха
затрудняется процесс потоотделения,
кожа человека набухает, а при высокой
влажности и низкой температуре усиливается
отдача тепла в окружающую среду, что
вызывает озноб. Если температура
поверхности кожи человека опускается
ниже 28 ºС, это приводит к летальному
исходу, вследствие некомпенсированного
отвода теплоты из организма.

Для определения
температуры теплового комфорта тела
можно воспользоваться соотношением

(1.5)

— средняя температура поверхности кожи
ºС ;

– температура воздуха окружающей среды
ºС;

C- постоянный коэффициент

Для условий
теплового комфорта коэффициент Cпринимают равным 0,8. ПриC=0,8-0,9
тепловое состояние человека оценивается
как нормальное и характеризуется потерей
влаги потоотделением, при значенияхC<0,67 возникает переохлаждение
человека.

Для
нормальной жизнедеятельности человека
необходимо поддерживать тепловой баланс
между его организмом и окружающей
средой, обеспечивать комфортное тепловое
состояние отдельных частей тела.

Терморецепторы

Кожа в терморегуляции организма играет ключевую роль. Как самый большой орган человеческого организма, она выполняет множество функций, в том числе содержит терморецепторы (холодовые и тепловые). Известно, что холодовых примерно в десять раз больше, поэтому мы гораздо чувствительнее к низким температурам. Наибольшее скопление рецепторов находится на лице, шее, а меньше всего — в кончиках пальцев. Однако чувствительность у них имеет обратную пропорцию относительно количества. Несмотря на то что тепловых рецепторов больше они почти в два раза чувствительнее, чем холодовые.

Теплообразование и теплоотдача

Что такое терморегуляция и как она поддерживается в организме человека? На этот вопрос ответить не так легко, как кажется на первый взгляд. В нашем теле непрерывно образуется тепло, которое по большей части расходуется на обогрев внешней среды. Это процесс называется теплообменом. Регулируется он при помощи нервной системы, от результатов его зависят обмен веществ, деятельность сердца, сокращение мышц и т. д.

В норме теплопродукция равна теплоотдаче, то есть наблюдается изотермия. Причины терморегуляции просты – это помогает сохранить неприкосновенной температуру ядра и обеспечить определенную независимость организма от внешних условий. За час в человеке образует достаточно тепла для того, чтобы закипятить литр воды. И если бы не теплоотдача, то уже через трое суток после рождения все мы в буквальном смысле сварились бы изнутри. Поэтому процессы, помогающие людям избавиться от лишнего тепла, крайне важны.

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

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.

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Термогенез

I.Сократительный
— терморегуляционная активность мышц

II.Несократительный

активация
специальных источников теплоты

Сократительный
термогенез

— терморегуляционный тонус и дрожь.
Терморегуляционный
тонус

осуществляется на уровне отдельных
двигательных единиц по типу низкочастотного
(4 – 16 сокращений в сек) зубчатого
тетануса, близкого к режиму одиночных
сокращений. Так как они протекают
асинхронно, внешне создается впечатление
тонического напряжения мышцы.

Развивается в
мышцах шеи, туловища и сгибателей
конечностей. Такая «топография»
терморегуляционного тонуса определяет
позу, уменьшающую поверхность теплоотдачи
«сворачивание в клубок».

Холодовая дрожь
– развивается при резком охлаждении,
когда начинает падать внутренняя
температура тела. Характеризуется
периодической залповой активностью
высокопороговых двигательных единиц
на фоне имеющегося терморегуляционного
тонуса.

Низкочастотные
разряды двигательных единиц во время
терморегуляционного тонуса и холодовой
дрожи неэкономичны в смысле расхода
энергии на каждое отдельное сокращение,
поэтому сопровождаются высвобождением
значительного количества теплоты.
Искусственная имитация дрожи повышает
теплообразование на 200% от исходного
уровня. С другой стороны, в условиях ее
выключения миорелаксантами при охлаждении
тела его температура снижается более
значительно.

Несократительный
термогенез
Ускорение обменных процессов, не связано
с сокращением мышц, эта форма тепла
называется недрожательным термогенезом.
Важное значение имеет специфически-динамическое
действие пищи. При распаде белков, жиров
и углеводов происходит увеличение
теплообразование

Важнейший источником
несократительного термогенеза является
бурая жировая ткань. Она имеется у
млекопитающих малого размера, зимнеспящих
животных и новорожденных, включая
человека. Находится вокруг шеи и в
межлопаточной области. Составляет около
5% массы тела. В бурой жировой ткани
значительно больше митохондрий, чем в
белой жировой. Цвет обусловлен большим
количеством железосодержащих пигментов
– цитохромов, являющихся важным звеном
окислительной ферментативной
митохондриальной системы. Скорость
окисления жирных кислот в бурой жировой
ткани в 20 раз выше, чем в белой. При этом
происходит свободное (холостое) окисление
– отсутствуют синтез и распад АТФ. Цель
– получение теплоты. Процесс осуществляется
термогенином
– полипептидом, расположенным на
внутренней поверхности мембраны
митохондрий.

Гомойотермным-высшим
животным и человеку свойственны изотермия
температуры тела. Изотермия
у человека в процессе онтогенеза
развивается постоянно.У
новорожденного ребенка способность
поддерживать температуру тела
несовершенна. Он легко подвержен как
охлаждению, так и перегреву, при
температурах, которые на взрослого
человека могут не оказывать такого
влияния. Небольшая мышечная работа,
связанная с длительным криком, может
повысить температуру тела. В раннем
онтогенезе (до нескольких недель) у
новорожденного постоянство температуры
тела поддерживается за счет использования
бурого жира. Эта ткань обнаружена в
области шей,между лопатками, в подмышечной
впадине -обеспечивает недрожательный
термогенез.

Недоношенные дети
еще менее способны поддерживать
постоянство температуры тела, поэтому
они требуют особых условий донашивания.

Кондукция и конвекция

Кондукция проявляется, когда человек соприкасается с другими телами. Она зависит от времени контакта, площади предмета и теплопроводности материала.

Для того чтобы не получить обморожение или не заболеть, необходимо придерживаться элементарных правил:

— не сидеть на холодных камнях;

— зимой не хватать голыми руками металлические предметы;

— на природе не сидеть на голой земле, а всегда что-то подкладывать (спальник, коврик, одежду);

— не ходить в мокрой одежде зимой.

Конвекция – это динамичный способ потери тепла, который осуществляется движущимися частицами воды или воздуха, например, такие потоки создает ветер или вентилятор. Если просто, то тело, выделяя тепло, нагревает воздух рядом с кожей. Он становится легче, чем холодный, и поднимается выше, а его место занимает новая порция. Когда мы оказываемся на ветру или быстро движемся, воздух вокруг нас тоже перемещается быстрее, следовательно, тепло не задерживается возле кожи надолго.

Три вида теплообмена

Теплообмен принято делить на три вида: теплопроводность, лучистый теплообмен и конвекция.

1. Теплопроводность — это непосредственный перенос тепла от более нагретого к менее нагретому. Горячий кофе передает тепло чашке, а чашка — рукам. Это будет происходить до тех пор, пока температура напитка, чашки и рук не сравняется. И наоборот, если емкость с напитком холодна (например, фужер с коньяком), то тепло передается в обратном направлении — от рук к напитку. Именно благодаря теплопроводности хороший коньяк, нагреваясь, становится очень хорошим.

Холодные уши — вовсе не признак дурака. Так устроен любой человек

Человеческое тело отдает свое тепло не только коньяку, но и окружающей среде — воздуху или другим холодным предметам, с которыми человек соприкасается. Различные зоны человеческого тела делают это по-разному. Например, верхняя часть, особенно голова и шея, отдают много тепла, а ноги и участки тела с большим количеством подкожного жира — мало. Кстати, именно поэтому упитанные люди мерзнут меньше худых.

2. Лучистый теплообмен — это вариант теплообмена без непосредственного контакта тел. Так нас греет солнце или любой другой нагретый предмет, даже не прикасаясь к которому, мы можем сказать, что от него исходит жар.

Солнце греет нас на расстоянии благодаря лучистому теплообмену

3. Конвекция — вид теплообмена, осуществляемого движущимися потоками одного и того же вещества. Благодаря конвекции перемешивается вода в стоящем на огне чайнике. То же самое происходит с теплым воздухом под одеждой. Поднимаясь вдоль тела и выходя наружу, он уступает место воздуху с улицы, и мы начинаем мерзнуть.

Виды конвекции в чайнике и туристе

Теплопродукция

Теплопродукция (синоним теплообразование) — образование теплоты в тканях и органах в результате работы, совершаемой в живом организме. Она включает работу, производимую для поддержания структурной целостности и жизнедеятельности организма; работу сокращения поперечнополосатых и гладких мышц; работу по перемещению ионов против градиента их копцентраций в клеточной мембране, необходимую для сохранения возбудимости клетки; работу синтеза различных органических соединений, связанную с постоянным обновлением клеточных структур, образованием секретов, гормонов, ферментов и другого. Все эти виды работы совершаются в организме за счет химической энергии гидролиза макроэргических соединений — АТФ, креатинфосфата и других,— синтез которых происходит за счет свободной энергии ингредиентов пищи, расщепляющихся в процессе обмена веществ. При этом синтезе около 40% энергии переходит в тепло и рассеивается в тканях. В дальнейшем при использовании макроэргических соединений для выполнения работы 40—50% химической энергии их гидролиза также теряется в виде тепла. В результате кпд указанных видов работы составляет всего 20—10%.

В условиях основного обмена, когда внешняя работа организмом не совершается, все энергетические превращения в организме заканчиваются теплообразованием. При сокращениях сердечной мышцы, например, около 80—90% всей потребляемой сердцем энергии немедленно переходит в тепло соответственно величине кпд механической работы сердечной мышцы. Остальные 10—20% потребляемой энергии превращаются в кинетическую энергию движущейся крови, которая полностью переходит в тепло в пределах одного цикла кровообращения в результате трения крови о стенки кровеносных сосудов. Именно поэтому в условиях основного обмена или мышечного покоя величина теплопродукция является наиболее точной мерой суммарного расхода энергии организмом. На этом принципе основан метод прямой калориметрии.

В состоянии мышечного покоя на долю мозга приходится около 20% всей теплопродукции, примерно 50% ее приходится на долю внутренних органов, остальное количество тепла — на долю мышц, кожи и других тканей. При мышечной работе теплопродукция организма может возрастать в 5—10 раз и более. В сокращающейся мышце различают начальную теплопродукцию, складывающуюся из теплоты активации и теплоты укорочения, и отставленную (запаздывающую) теплопродукцию. Теплота активации представляет собой тепловой эффект тех химимических процессов, которые переводят мышцу из невозбужденного состояния в активное. Теплота укорочения образуется в результате самого процесса сокращения. Отставленная теплопродукция связана с работой ресинте-за макроэргических соединений, израсходованных в процессе мышечного сокращения. При действии холода теплопродукция организма возрастает за счет терморегуляционного мышечного тонуса (смотри Терморегуляция) и холодовой мышечной дрожи, регулируемых центральной нервной системой. После адаптации к холоду теплопродукция мышечных сокращений возрастает в результате специфической перестройки энергетики мышечных клеток и влияния норадреналина. Поэтому адаптированные к холоду организмы могут резко повысить теплопродукцию за счет сравнительно очень слабого терморегуляционного тонуса или слабой холодовой мышечной дрожи. Важным источником добавочной термопродукции у животных является бурая жировая ткань, масса которой возрастает по мере адаптации к холоду.

Теплопродукция увеличивается при специфически динамическом действии пищи, под влиянием некоторых веществ (2,4-а-динитрофенола, полипептидов и других), при различных заболеваниях в результате развития лихорадочного состояния, гиперфункции щитовидной железы.

Химическая терморегуляция

Терморегуляция и обмен веществ – тесно связанные понятия. Химический способ как раз основывается на изменении интенсивности процесса окисления и вибрации мышц. Энергию для обогрева организма получают путем гидролиза АТФ (аденозинтрифосфат). Он необходим для превращения сложных соединений в более простые. Тепло, которое при этом выделяется, рассеивается в окружающем пространстве. Это несократительный термогенез.

В зависимости от температуры окружающей среды обмен веществ может ускоряться или замедляться для сохранения постоянства ядра. Наиболее комфортно человек себя чувствует при 18-20 градусах Цельсия. Но это для воздуха. Вода же сильнее проводит тепло, поэтому и температура должна быть выше. Больше всего тепла производят мышцы во время аэробного гликолиза. Поэтому, когда нам холодно, тело начинает дрожать, чтобы увеличить теплопродукцию. Это состояние называется сократительный термогенез.

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

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.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий