Работа 1 : Изучение теплообмена тела человека с окружающей средой

Практические занятия.

1. Человек и окружающая среда. Резервные возможности организма.

2. Токсикометрия. Оценка опасности вредных веществ.

3. Проектирование рабочего места.

Цели и задачи парамедиков при оказании первой (доврачебной) помощи пострадавшим. Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи.

4. Механические травмы. Транспортная иммобилизация. Ожоги.

5. Особые виды травм.

6. Реанимация.

Лабораторный практикум

1. Основные виды бинтовых повязок. Общие правила наложения повязок.

2. Оказание первой медицинской помощи при кровотечении

3. Первая помощь при ожогах, обморожениях, поражении электрическим током

4. Транспортная иммобилизация. Травматический шок. Синдром длительного сдавливания

5. Реанимационные мероприятия. Постреанимационные осложнения.

6. Первая помощь при коме, при острой сердечно-сосудистой недостаточности, эпилептических и истерических припадках.

7. Первая помощь при аллергическом шоке, укусах насекомых, змей и отравлениях.

Лабораторные работы по дисциплине «медицинские основы БЖД.

Работа 1: Изучение теплообмена тела человека с окружающей средой.

Цель работы: научить определять влияние на организм интенсивности теплообмена тела человека с окружающей средой.

Теоретические основы

Между человеком и окружающей средой происходит непрерывный процесс теплообмена. Нормальное протекание физиологических процессов в организме человека возможно лишь тогда, когда образующееся в организме тепло полностью отводится во внешнюю среду, т.е. когда имеет место тепловой баланс. Организм человека обладает способностью в зависимости от конкретных метеорологических условий и тяжести труда регулировать теплообмен с внешней средой, обеспечивая необходимое постоянство температуры тела и сохранение нормального теплового состояния. Регулирование теплообмена осуществляется путём изменения количества

вырабатываемого в организме тепла и путём увеличения или уменьшения его передачи в окружающую среду за счёт соответствующих реакций одного из основных механизмов приспособления – терморегуляции. Терморегуляция – совокупность физиологических процессов, обеспечивающих постоянство температуры тела человека в допустимых физиологических границах 36,4 – 37,5 °С. Данный диапазон температур внутренних органов человека наиболее благоприятен для протекания в организме биохимических реакций и деятельности мозга.

В производственных помещениях предприятий, имеющих источники тепловой энергии, возможно тепловое воздействие в трёх формах: тепловое излучение, тепловая конвекция и теплопроводность. Виды теплоотдачи от человека к окружающей среде. Образование тепла в организме человека происходит за счёт окислительных реакций и сокращения мышц, а также поглощения тепла получаемого извне от оборудования, нагретых веществ, ламп накаливания и др.

Отдача тепла организмом в окружающую среду осуществляется путём конвекции в результате нагревания воздуха, омывающего поверхность тела, (в благоприятных метеорологических условиях составляет примерно 30 % всей теплоотдачи), испарения влаги (пота) с поверхности кожи (в среднем 20 – 29 %), теплового излучения на окружающие предметы, имеющие более низкую чем кожа температуру поверхности (до 60 %).

Теплоотдача – процесс отдачи тепла организмом человека осуществляется:

– теплопроводностью (кондукцией);

– конвекцией (проведением), дыханием и испарением пота и влаги;

– радиацией (излучением).

Некоторое количество тепла затрачивается на нагревание пищи и воды во время пищеварения, нагревание воздуха в лёгких.

Теплообмен человека при выполнении различных видов физической работы значительно меняется, например, значительно увеличиваются теплопотери испарением (конвекцией).

Теплопроводность. Теплопроводностью (кондукцией) осуществляется теплопередача от поверхности тела человека к соприкасающимся с ним твёрдым предметом.

Перенос тепла в этом случае происходит по Закону Фурье, Дж/с:

Qконд = K S(t1 – t2), (2.1), где Qконд – отдача тепла кондукцией;

S – поверхность соприкосновения человека с предметом, м2; t1 – температура поверхности тела, °С; t2 – температура поверхности тела соприкосновения, °С; K – коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К, равный

K = 1/(Σ[δ/α]ТК + Σ[δ/α]возд, (2.2)

где α – коэффициент теплопроводности, Вт/м×К; δ –толщина слоя одежды, м.

Теплопередача кондукцией через воздух составляет очень незначительную величину, так как коэффициент теплопроводности неподвижно воздуха равен 9,65·10–4 Вт/м·К.

Конвекцией осуществляется передача тепла с поверхности тела или одежды человека движущемуся около него воздуху. В общем балансе теплопотерь теплопередача конвекцией составляет значительную долю (свыше 25…30 %). Для расчётов теплоотдачи конвекцией можно использовать уравнение Н.К. Витте, основанное на учёте охлаждения кататермометра и установленных при этом эмпирических постоянных величин:

Qконв = 0,10 (0,5 + v)S(Тв – Тп) для v ≤ 0,6 м/с; (2.3)

Qконв = 0,12 (0,273 + v)S(Тв – Тп) для v > 0,6 м/с, (2.4)

где v – скорость движения воздуха, м/с; S – поверхность тела человека, участвующая в теплообмене, м2; Тв – температура воздуха, °С;

Тп – температура (средняя) поверхности кожи, °С.

Испарение с поверхности тела человек а. При испарении пота с поверхности кожи человека отнимается тепло, являющееся скрытой теплотой парообразования. Процесс теплоотдачи испарением с поверхности кожи и лёгких человека в условиях комфорта составляет 23…29 % всей теплоотдачи.

Количество тепла, отдаваемого с поверхности тела испарением, определяется уравнением, Вт: Qn = αвWS(Pк – Pв), (2.5), где S – часть поверхности тела, покрытая потом, м2; W – коэффициент увлажнения кожи W ≈ 0,2…1; Pк – парциальное давление водяного пара в насыщенном воздухе над кожей, Па

Pв – парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, Па; αв – коэффициент перехода тепла во внешнюю среду при испарении пота, Вт/м2×К, для одетого человека αв = 1,25K, где K – коэффициент теплопередачи, для неодетого человека αв = 10,45 + 8,7v, где v – скорость воздуха, м/с.

Как видно из уравнения, количество испаряющегося пота зависит от скорости движения воздуха, величины поверхности тела, покрытой потом, и от разности парциальных давлений (Pк – Pв); которая меняется в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха. Интенсивность выделения водяных паров с поверхности кожи человека резко возрастает и при интенсивной мышечной деятельности человека.

При приближённых расчётах считают, что количество тепла, отдаваемого с поверхности кожи испарением, в основном зависит от количества испарённой влаги и от температуры кожи.

Радиация (излучение). Теплоотдача радиацией – это передача тепла в форме лучистой энергии с поверхности тела человека на окружающие поверхности, имеющее более низкую температуру, или в окружающее пространство. Количество тепла, отдаваемого излучением, зависит от температуры поверхности тела (одежды), температуры окружающих тело стен и поверхностей, их способности излучать тепло, величины площади тела и окружающих поверхностей, расстояния и взаимного расположения тела и окружающих его поверхностей. Теплоотдача излучением в состоянии покоя человека составляет 43…50 % всей потери тепла.

Количество тепла, излучённого единицей поверхности тела в единицу времени, определяется по закону Стефана- Больцмана, справедливого только для абсолютно чёрного и серого тел, ккал/ч:

Qрад = αрадSизл[(273 – tп /100)4 – (273+tо/100)4], (2.6)

где αрад – коэффициент теплоотдачи радиацией, Вт/м2·К; Sизл – излучающая поверхность тела человека, м2; tп – температура поверхности тела и одежды, °С; to –температура окружающих поверхностей, °С.

Этот закон показывает, что интенсивность излучения резко возрастает с повышением температуры поверхности тела.

В помещении теплоотдачу радиацией определяют по формуле Н. Витте, Вт:

Qр = 0,093·S(Тст – Тт), (2.7)

где Qр – теплоотдача радиацией, Вт; S – поверхность тела человека, м2; Тст – температура стен; Тт – средневзвешенная температура тела.

В теплообмене человека конвекцией и радиацией принимает участие в среднем 75 % всей поверхности тела.

Теплоотдача в процессе дыхания: нагревание воздуха и испарение влаги. Количество тепла, отдаваемого телом человека на нагревание воздуха в лёгких, зависит от количества прошедшего воздуха и его температуры при входе и выходе. А количество тепла, отдаваемого на испарение влаги, зависит от количества воздуха, прошедшего через лёгкие при дыхании и от содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Оно определяется по формуле Qдых = 0,001mp, (2.8), где р – удельная теплота испарения воды, Вт; m – количество влаги, испарённой в лёгких за 1ч (кг), определяемое разностью содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

В общем виде тепловой поток от человека равен q = ΣQ S, (2.9)

где S – площадь теплообмена (площадь поверхности тела человека) условного мужчины 180 м2, условной женщины – 160 м2.

Соотношение поверхности частей к общей поверхности тела: голова – 7,36 %; бедро – 20,3 %; туловище – 35,5 %; голень – 12,5 %; плечо и предплечье – 13,4 %; стопа – 6,44 %; кисть – 4,5 %.

Порядок выполнения работы

1) По показаниям «сухого» и «мокрого» термометров с использованием I-x диаграммы определить температуру и относительную влажность воздуха в учебной лаборатории.

2) Разбить помещение на условные зоны. Рассчитать скорость воздуха (в зависимости от скорости работающего вентилятора) в зоне помещения и определить температуру окружающих человека поверхностей. Полученные данные занести в таблицу

3) Рассчитать по формулам (2.1) – (2.8) потери тепла радиацией (излучением), теплопроводностью и конвекцией, испарением влаги с кожи и верхних дыхательных путей и на нагрев вдыхаемого воздуха.

4) Рассчитать по формуле (2.9) общий тепловой поток от человека (сухая кожа и мокрая кожа) в зонах лаборатории.