Теплообмен человека с окружающей средой осуществляется на основе известных теплофизических законов. Основным из них является закон теплового баланса: постоянство температуры тела может быть достигнуто только при условии равенства между количеством тепла, образующегося в организме и поступившего извне (Qтпр) и количеством отдаваемого тепла. Отдача тепла осуществляется конвекцией (Qк), проведением (Qп), излучением (Qрад) и испарением (Qисп). Отсюда вытекает уравнение теплового баланса: Qтпр=Qк+Qп+Qрад+Qисп
Конвекция -отдача тепла движущейся кровью или движущимся воздухом. Теплообмен проведением может осуществляться через подошвы обуви, сидения, рукоятки и, наконец, через одежду у человека, лежащего па полу, па земле и других поверхностях. Контактное охлаждение может быть очень значительным и вызывать как местное, так н общее переохлаждение. Особенно опасно длительное пребывание в положении лежа на сырой холодной земле, на снегу, что имеет место у военнослужащих, находящихся в окопах, а также при ремонте боевых и транспортных машин, при выполнении строительных работ. Для профилактики контактного переохлаждения следует пользоваться теплоизолирующими покрытиями и переносными подстилками (матами).
|
|
На основании приведенного уравнения устанавливаются параметры внешней среды, при которых еще возможно сохранение теплового равновесия и границы выживания (временная характеристика), определяющие режим труда в экстремальных температурных условиях. Проводятся мероприятия по предупреждению холодовых и тепловых поражений. Для этого необходимы сведения об интенсивности теплообразования, с одной стороны, и сведения об условиях теплоотдачи и ее величинах, зависящих от качества одежды (Код) и возможных пределов изменения ее тепловых свойств, а также от теплового состояния внешней среды и колебаний ее основных параметров — с другой.
Теплообразование
Одним из результатов физико-химических (биохимических) реакций, непрерывно протекающих в организме человека, является образование тепла. Известно, что даже в состоянии полного покоя оно составляет около 75—80 ккал/ч. Существенное влияние па теплопродукцию оказывает эмоциональное состояние:
в предрабочие и предстартовые периоды она усиливается на 100— 150%. Определенное значение имеет характер питания (см. главу «Гигиена питания»).
Тепловое состояние среды и организма может оказывать воздействие на уровень общего и основного обмена. Холод повышает обмен на 30—35%, под влиянием тепла, исключая случаи перегревания, обмен понижается па 10—15% и более. Изменение обмена может быть и более выраженным, все зависит от продолжительности акклиматизации.
|
|
Для процессов теплообразования большое значение имеют также возраст, пол и др. Но наиболее существенное влияние на интенсивность теплопродукции оказывает физическая работа. В зависимости от тяжести ее за короткие сроки генерация тепла может возрасти в десятки раз. Следовательно, только изменяя тяжесть физической работы и учитывая направленность действия других факторов, можно заметно повлиять на тепловой баланс: при угрозе переохлаждения - путем усиления выработки тепла, при опасности перегревания - ее уменьшением.
Регуляция теплообразования. Процесс поддержания теплового равновесия организма путем изменения суммы образующегося в теле тепла получил наименование «химической терморегуляции». Регулирование теплопродукции совершается рефлекторно из особого теплового центра, расположенного в гипоталамической области (область серого бугра), и осуществляется при помощи нервной и эндокринной систем.
Установление определенного уровня терморегуляции и наиболее тонкое, точное уравновешивание организма с внешней средой протекает под контролем коры головного мозга. При низкой температуре среды отмечается возбуждение центральной нервной системы и увеличение теплообразования, главным образом, вследствие непроизвольного сокращения многих мышечных групп (дрожь). При этом все 100% расходуемой энергии превращаются в тепло. Под влиянием симпатической нервной системы повышается обмен веществ в печени и других органах. Импульсы из теплового центра идут также к надпочечникам и вызывают секрецию адреналина; усиливается функция щитовидной железы.
При высокой температуре наблюдается снижение обмена и уменьшение теплообразования.
Регуляция теплоотдачи. В регулировании теплоотдачи большую роль играют кожа н ее придатки. Подкожный жир имеет ограниченное значение для человека.
Наиболее совершенными механизмами регулирования теплоотдачи являются вазомоторная реакция и усиление функции потовых желез. И тот и другой механизм регулируются нейро-гуморальным путем. При высоких температурах может произойти значительное увеличение теплоотдачи вследствие повышения температуры кожи, обусловленного расширением периферических сосудов, перераспределением крови и ускорением кровотока.
При низких температурах происходит сужение сосудов, и потеря тепла может существенно уменьшаться. Этому способствует усиление секреции адреналина, обладающего, как известно, сосудосуживающим эффектом. Кроме того, под влиянием холода происходит сокращение гладкой мускулатуры кожи, вытеснение депонированной в ной воды, благодаря чему уменьшается ее теплопроводность, а следовательно, и теплоотдача проведением от внутренних частей тела к периферии.
В результате акклиматизации сосудистая реакция па охлаждение становится более быстрой и адекватной.
Теплоотдача за счет испарения пота регулируется вегетативной нервной системой. При охлаждении наблюдается полное прекращение функции потовых желез; в условиях затрудненной теплоотдачи пли при тяжелой работе происходит включение этого важного и эффективного механизма.
Несмотря на то, что у человека, в отличие от животных, регулирование температуры тела достигло большого совершенства, все же поддержание постоянной температуры тела при помощи рассмотренных выше механизмов возможно в сравнительно узких пределах колебаний теплового состояния внешней среды. При резком охлаждении или, наоборот, крайнем затруднении теплоотдачи человеку приходится прибегать к искусственным средствам сохранения теплового баланса (одежда, жилище).