Glavni gubitak topline u ljudskom tijelu nastaje kroz. Stvaranje i oslobađanje tjelesne topline

Proizvodnja topline, odnosno proizvodnja topline, određena je intenzitetom metabolizma. Regulacija stvaranja topline povećanjem ili smanjenjem metabolizma naziva se hemijska termoregulacija.

Toplota koju proizvodi tijelo neprestano se predaje vanjskoj sredini koja ga okružuje. Da nije bilo prijenosa topline, tijelo bi umrlo od pregrijavanja. Prijenos topline se može povećati i smanjiti. Regulacija prijenosa topline promjenom fizioloških funkcija koje ga provode naziva se fizička termoregulacija.

Količina toplote koja se stvara u tijelu ovisi o nivou metabolizma u organima, koji je određen trofičkom funkcijom nervnog sistema. Najveća količina topline se stvara u organima s intenzivnim metabolizmom - u skeletnim mišićima i u žlijezdama, uglavnom u jetri i bubrezima. Najmanja količina toplote se oslobađa u kostima, hrskavici i vezivnom tkivu.

Kada temperatura okoline raste, stvaranje topline se smanjuje, a kada se smanjuje, povećava se. Posljedično, postoji obrnuto proporcionalna veza između temperature vanjskog okruženja i proizvodnje topline. Ljeti se proizvodnja topline smanjuje, a zimi povećava.

Odnos između stvaranja topline i gubitka topline ovisi o temperaturi okoline. U okruženju od 15-25°C, stvaranje toplote u mirovanju u odeći je na istom nivou i uravnoteženo je prenosom toplote (zona indiferencije). Kada je temperatura medija ispod 15°C, pod istim uslovima, proizvodnja toplote raste na 0°C i postepeno opada na 15°C (donja zona povećane razmene). Ako je temperatura medijuma 25-35°C, metabolizam se donekle smanjuje (zona smanjenog metabolizma) i termoregulacija je očuvana. S povećanjem temperature okoline iznad 35 ° C dolazi do kršenja termoregulacije, povećanja metabolizma i tjelesne temperature (gornja zona pojačanog metabolizma, zona pregrijavanja). Posljedično, povećanje temperature vanjskog okruženja ili zagrijavanje tijela smanjuje proizvodnju topline samo na određeni nivo na određenoj temperaturi vanjskog okruženja. Ova temperatura se naziva kritičnom, jer njeno daljnje povećanje ne dovodi do smanjenja, već do povećanja proizvodnje topline i povećanja tjelesne temperature. Na isti način, tokom hlađenja dolazi do kritične temperature spoljašnje sredine, ispod koje počinje da opada proizvodnja toplote.

Uz odmor mišića, povećanje proizvodnje toplote tokom hlađenja tijela je beznačajno.

Posebno značajno povećanje proizvodnje topline pri niskoj temperaturi okoline uočeno je tokom drhtanja i rada mišića. Nepravilne, male kontrakcije mišića - drhtanje i pojačani pokreti koje osoba čini na hladnoći kako bi se zagrijala i riješila zimice ili drhtavice, povećala trofičke funkcije, značajno povećala metabolizam i proizvodnju topline. Proizvodnja topline je nešto povećana, a uz naježivanje dolazi do kontrakcije mišića folikula dlake.

Treba uzeti u obzir da hodanje povećava proizvodnju toplote za skoro 2 puta, a brzo trčanje - za 4-5 puta, telesna temperatura može porasti za nekoliko desetina stepena, a povećanje temperature tokom rada ubrzava oksidativne procese i time doprinosi do oksidacije proizvoda razgradnje proteina. Međutim, kod dužeg intenzivnog rada na temperaturi okoline iznad 25°C, tjelesna temperatura može porasti za 1-1,5°C, što već uzrokuje promjene i smetnje u životu. Kada se tokom mišićnog rada na visokoj temperaturi okoline telesna temperatura podigne na više od 39°C, može doći do toplotnog udara. Mišići čine 65-75% proizvodnje toplote, a tokom intenzivnog rada čak 90%.

Ostatak topline stvara se u žljezdanim organima, uglavnom u jetri.

Tijelo u mirovanju kontinuirano gubi toplinu: 1) zračenjem topline, odnosno prijenosom topline sa kože na okolni zrak; 2) provodljivost toplote, odnosno direktan prenos toplote na one predmete koji dolaze u dodir sa kožom; 3) isparavanje sa površine kože i pluća.

U mirovanju, 70-80% topline odaje u okolinu zračenjem toplote i provođenjem toplote, a oko 20% isparavanjem vode u koži (znojenjem) i u plućima. Prijenos topline zagrijavanjem izdahnutog zraka, urina i fecesa je zanemarljiv, iznosi 1,5-3% ukupnog prijenosa topline.

Tokom mišićnog rada, prijenos topline isparavanjem naglo se povećava (kod ljudi, uglavnom znojenjem), dostižući i do 90% ukupne dnevne proizvodnje topline.

Prijenos topline toplinskim zračenjem i provođenjem topline ovisi o temperaturnoj razlici između kože i okoline. Što je temperatura kože viša, to je veći prijenos topline na ove načine. Temperatura kože zavisi od dotoka krvi u nju. Sa povećanjem temperature okoline, arteriola i kapilara kože. Ali pošto se razlika u temperaturi kože smanjuje, apsolutna vrijednost prijenosa topline pri visokim temperaturama okoline je manja nego pri niskim.

Kada se temperatura kože uporedi sa temperaturom okoline, prijenos topline prestaje. Daljnjim povećanjem temperature okoline, koža ne samo da ne gubi toplinu, već se i sama zagrijava. U ovom slučaju izostaje prijenos topline toplinskim zračenjem i provodljivost topline, a očuvan je samo prijenos topline isparavanjem.

Naprotiv, na hladnoći se arteriole i kapilari kože sužavaju, koža postaje bleda, količina krvi koja teče kroz psa se smanjuje, temperatura kože se smanjuje, temperaturna razlika između kože i okoline se izglađuje, a prenos toplote se smanjuje.

Osoba smanjuje prijenos topline umjetnim navlakama (platnenim posteljinom, odjećom itd.). Što je više zraka u ovim poklopcima, lakše je zadržati toplinu.

Regulacija prijenosa topline isparavanjem vode igra važnu ulogu, posebno tokom mišićnog rada i značajnog povećanja temperature okoline. Kada 1 dm 3 vode ispari sa površine kože ili sluzokože, tijelo gubi 2428,4 kJ.

Gubitak vode iz kože nastaje zbog prodiranja vode iz dubokih tkiva na površinu kože i uglavnom zbog rada znojnih žlijezda. Na prosječnoj temperaturi okoline, odrasla osoba dnevno gubi 1674,8-2093,5 kJ isparavanjem s kože.

U vezi s naglim povećanjem znojenja s povećanjem temperature okoline i tijekom mišićnog rada, prijenos topline također se značajno povećava, iako ne isparava sav znoj.

Veliki gubici znojem su praćeni gubitkom velikih količina mineralnih soli, jer je sadržaj kuhinjske soli u znoju 0,3-0,6%. Sa gubitkom 5-10dm 3 znoja gubi se 25-30 grama soli. Stoga, ako se žeđ koja proizlazi iz obilnog znojenja zadovolji vodom, tada nastaju teški poremećaji zbog gubitka značajnih količina soli (grčevi i sl.). Već gubitkom 2 dm 3 znoja dolazi do nedostatka soli u organizmu. Ovi gubici se nadoknađuju pitkom vodom koja sadrži 0,5-0,6% kuhinjske soli, koju se preporučuje piti kod obilnog produženog znojenja.

Isparavanje vode se stalno događa s površine pluća. Izdahnuti vazduh je 95-98% zasićen vodenom parom i stoga što je udahnuti vazduh suvlji, to se više toplote odaje isparavanjem iz pluća. U normalnim uslovima, pluća dnevno ispare 300-400 cm 3 vode, što odgovara 732,7-962,9 kJ. Na visokim temperaturama disanje se ubrzava, a na hladnoći postaje rijetko. Isparavanje vode s površine kože i pluća postaje jedini način prijenosa topline kada temperatura zraka dostigne tjelesnu temperaturu. U tim uslovima, više od 100 cm 3 znoja na sat ispari u mirovanju, što omogućava oslobađanje oko 251,2 kJ na sat.

Isparavanje vode sa površine kože i pluća zavisi od relativne vlažnosti vazduha. Zaustavlja se na zraku zasićenom vodenom parom. Zbog toga je teško podnijeti boravak na vlažnom vrućem zraku, kao što je kupka. U vlažnom zraku osoba se ne osjeća dobro, čak ni na relativno niskoj temperaturi okoline - na 30 ° C. Odjeća od kože i gume se slabo podnosi, jer je nepropusna i onemogućava isparavanje znoja, pa se znoj nakuplja ispod takve odjeće. Uz visoku temperaturu zraka i rad mišića u kožnoj i gumenoj odjeći, čovjeku raste tjelesna temperatura.

Pregrijavanje osobe na mjestu zasićenom vodenom parom je posebno opasno, jer onemogućuje uklanjanje viška topline na najefikasniji način - isparavanje.

Naprotiv, na suhom zraku čovjek relativno lako podnosi znatno višu temperaturu nego na vlažnom zraku.

Kretanje zraka je od velike važnosti za povećanje prijenosa topline toplinskim zračenjem, provođenjem topline i isparavanjem. Povećanjem brzine kretanja zraka povećava se prijenos topline. Na propuhu i vjetru gubici topline se dramatično povećavaju. Ali ako okolni zrak ima visoku temperaturu i zasićen je vodenom parom, tada se kretanje zraka ne hladi. Shodno tome, fizičku termoregulaciju obezbeđuje: 1) kardiovaskularni sistem, koji određuje dotok i odliv krvi u krvnim sudovima kože, a samim tim i količinu toplote koju koža odaje u okolinu; 2) respiratorni sistem, odnosno promene u ventilaciji pluća; 3) promjena funkcije znojnih žlijezda.

Prenos toplote reguliše nervni sistem i hormoni. Uslovljeni refleksi na okolinu u kojoj se tijelo više puta zagrijavalo ili hladilo su od suštinske važnosti.

Promjene u funkcijama kardiovaskularnog sistema, disanja i znojnih žlijezda refleksno se regulišu iritacijom vanjskih osjetilnih organa, a posebno iritacijom kožnih receptora promjenama temperature okoline, kao i iritacijom nervnih završetaka unutrašnjih organa sa temperaturnim fluktuacijama unutar tijelo. Fiziološke mehanizme fizičke termoregulacije provode moždane hemisfere, diencefalon, produžena moždina i kičmena moždina.

Prijenos topline se mijenja kada uđu hormoni, koji mijenjaju funkcije organa uključenih u fizičku termoregulaciju.

Kada se promijene parametri okoline koja okružuje osobu, u ovom slučaju mikroklima, mijenja se i njegovo toplinsko stanje. Ako bilo koji uvjet naruši toplinsku ravnotežu tijela, odmah se javljaju reakcije koje ga obnavljaju.

Termoregulacija ljudskog tijela je proces regulacije oslobađanja topline, doprinoseći održavanju konstante koja je blizu 36,5 stepeni. Stanja koja uznemiravaju normalnu osobu nazivaju se neugodnim. Uslovi pod kojima je normalno, nema napete situacije sa izmjenom topline, nazivaju se ugodnim. Oni su takođe optimalni. Zona koja u potpunosti uklanja toplotu koju proizvodi tijelo, u kojoj nema napetosti u sistemu termoregulacije, je zona udobnosti.

Postoje tri načina na koja se provodi termoregulacija tijela:

1. biohemijski način.
2. Promjena intenziteta cirkulacije krvi.
3. Intenzitet znojenja.

U prvoj metodi, biohemijskoj, mijenja se intenzitet procesa koji se odvijaju u tijelu. Na primjer, kada temperatura okoline padne, dolazi do podrhtavanja mišića, što povećava oslobađanje topline. Takva termoregulacija ljudskog tijela naziva se hemijska.

U drugoj metodi tijelo samostalno regulira protok krvi, koja se u ovom slučaju smatra nosačem topline. On prenosi toplotu od unutrašnjih organa do površine tela. U tom slučaju dolazi do potrebnog sužavanja ili širenja krvnih žila. Pri visokoj temperaturi oko - žile se šire, protok krvi iz unutrašnjih organa se povećava, na niskoj temperaturi dolazi do obrnutog procesa. protok krvi se smanjuje, izlazi manje toplote.

Sa smanjenjem temperature zraka dolazi do smanjenja prijenosa topline, znojenja i vlažnosti površine kože, pa se zbog smanjenja isparavanja smanjuje prijenos topline tijela. Veliki gubici vlage mogu biti opasni za ljude.

U drugom i trećem slučaju dolazi do fizičke termoregulacije ljudskog tijela.

Mikroklima značajno utječe na stanje osobe, njen učinak. Na udobnost života i rada utiču optimalni gasni vremenski uslovi. Parametri mikroklime obezbeđuju razmenu toplote između tela i okoline. Ovo je ljudska termoregulacija.

U prirodnim uslovima ovi parametri značajno variraju. Kada se promijene, to postaje više kao prije i dobrobit čovjeka. Na primjer, tolerancija okolnog zraka ne ovisi samo o temperaturi, već i o vlažnosti, brzini zraka. Dokazano je da na temperaturi okoline koja prelazi 25 stepeni, performanse se smanjuju. I što više, tijelo se brže pregrije, jer manje znoja isparava. Njegovo izlučivanje iscrpljuje organizam. Istovremeno gubi mnogo vitamina, elemenata u tragovima, minerala.

Uz produženo izlaganje visokoj temperaturi u kombinaciji sa visokom vlažnošću, tjelesna temperatura može porasti do 39 stepeni. Ovo stanje se naziva hipertermija. Može biti opasno po život.

Niže temperature vazduha su takođe opasne. Nisu ništa manje opasni od visokih. Dolazi do hlađenja i hipotermije, koja se naziva hipotermija. I, kao rezultat, hladne povrede.

Termoregulacija ljudskog tijela odvija se na sve načine odjednom. Ali povremeno su neki od njih uključeni manje, a neki mnogo više.

13. LJUDSKI PRIJENOS TOPLOTE

Prijenos topline je izmjena topline između površine ljudskog tijela i okoline. U složenom procesu održavanja toplotne ravnoteže organizma, regulacija prenosa toplote je od velike važnosti. S obzirom na fiziologiju prenosa toplote, prenos toplote se smatra kao prenos toplote koja se oslobađa u procesima vitalne aktivnosti iz tela u okolinu.Prenos toplote se odvija uglavnom zračenjem, konvekcijom, kondukcijom, isparavanjem. toplotni komfor i hlađenje, najveći udeo zauzimaju gubici toplote zračenjem i konvekcijom (73 -88% ukupnih toplotnih gubitaka) (1,5, 1,6) U uslovima koji izazivaju pregrevanje tela, preovlađuje prenos toplote isparavanjem.

Prijenos topline zračenja. U bilo kojim uslovima ljudske aktivnosti između njega i okolnih tela dolazi do razmene toplote pomoću infracrvenog zračenja (radijativna razmena toplote). Čovek je u toku svog života često izložen grejnom dejstvu infracrvenog zračenja različitih spektralnih karakteristika: od sunca, zagrejane površine zemlje, zgrada, grejnih uređaja itd. U proizvodnim delatnostima čovek se susreće sa grejanjem , na primjer, u toplim radnjama metalurške, staklarske, prehrambene industrije itd.

Zračenjem, osoba odaje toplotu u slučajevima kada je temperatura ograde koje ga okružuju niža od temperature površine tela. U ljudskom okruženju često postoje površine koje imaju temperaturu znatno nižu od tjelesne (hladni zidovi, zastakljene površine). U tom slučaju gubitak topline zračenjem može uzrokovati lokalno ili općenito hlađenje osobe. Radijacijskom hlađenju su izloženi građevinski radnici, radnici u transportu, servisiranju hladnjača i sl.

Prenos toplote zračenjem u ugodnim meteorološkim uslovima iznosi 43,8-59,1% od ukupnog gubitka toplote. Ako u prostoriji postoje ograde s temperaturom nižom od temperature zraka, udio gubitka topline čovjeka radijacijom se povećava i može doseći 71%. Ovaj način hlađenja i grijanja ima dublje djelovanje na tijelo od konvekcije (1,5J. Prijenos topline zračenjem * proporcionalan je razlici četvrtih stepena apsolutnih temperatura površina ljudskog tijela i okolnih predmeta. mala temperaturna razlika, koja se praktično uočava u realnim uslovima ljudskog života, jednačina za određivanje gubitka toplote zračenjem (Srad, W, može se napisati na sledeći način:

gdje je rad koeficijent zračenja, W/(m2°C); Spad - površina ljudskog tijela uključena u radijacijsku izmjenu topline, m2; t1 je temperatura površine ljudskog tijela (odjeće), °S; t2 - temperatura površine okolnih objekata, °S.

Emisivnost a rad za poznate vrijednosti t1 i t2 može se odrediti iz tabele. 1.3.

Površina ljudskog tijela koja učestvuje u radijacijskom prijenosu topline manja je od cijele površine tijela, jer su pojedini dijelovi tijela međusobno zračeni i ne učestvuju u razmjeni. Površina tijela uključena u razmjenu topline može iznositi 71-95% ukupne površine ljudskog tijela. Za ljude koji stoje ili sjede, koeficijent efikasnosti zračenja sa površine tijela je 0,71; u procesu ljudskog kretanja može porasti na 0,95.

Gubitak topline zračenja sa površine tijela obučene osobe Qrad, W, također se može odrediti jednadžbom

konvekcijski prijenos topline. Toplota se prenosi konvekcijom s površine tijela (ili odjeće) osobe na zrak koji se kreće oko njega (nje). Razlikovati konvekcijski prijenos topline slobodan (zbog temperaturne razlike između površine tijela i zraka) i prisilni (pod utjecajem kretanja zraka). U odnosu na ukupne toplotne gubitke u uslovima toplotnog komfora, prenos toplote konvekcijom iznosi 20-30%. Gubitak toplote konvekcijom u uslovima vetra značajno se povećava.

Koristeći ukupnu vrijednost koeficijenta prijenosa topline (a rad.conv), vrijednosti radijacijsko-konvektivnog gubitka topline (Rrad.conv) mogu se odrediti jednadžbom

Orad.conv \u003d Orad.conv (tod-tv).

Konduktivni prijenos topline. Prijenos topline s površine ljudskog tijela na čvrste predmete koji su u kontaktu s njom vrši se kondukcijom (kondukcijom). Gubitak toplote provođenjem u skladu sa Fourierovim zakonom može se odrediti jednačinom

Kao što se može vidjeti iz jednačine, prijenos topline vođenjem je veći, što je niža temperatura predmeta s kojim osoba dolazi u kontakt, što je veća dodirna površina i manja je debljina paketa odjevnih materijala.

U normalnim uslovima, specifična težina gubitka toplote provođenjem je mala, jer je koeficijent toplotne provodljivosti mirnog vazduha zanemarljiv. U ovom slučaju, osoba gubi toplinu provođenjem samo s površine stopala, čija površina iznosi 3% površine tijela. Ali ponekad (u kabinama poljoprivrednih mašina, toranjskih dizalica, bagera itd.) površina ​​dodira sa hladnim zidovima može biti prilično velika. Osim toga, osim veličine kontaktne površine, važan je i dio tijela koji je izložen hlađenju (stopala, donji dio leđa, ramena itd.).

Prijenos topline isparavanjem. Važan način prijenosa topline, posebno pri visokim temperaturama zraka i kada osoba obavlja fizički rad, je isparavanje difuzijske vlage i znoja. U uslovima toplotne udobnosti i hlađenja, osoba koja je u stanju relativnog fizičkog mirovanja gubi vlagu difuzijom (neosetno znojenje) sa površine kože i gornjih disajnih puteva. Zbog toga čovjek odaje 23-27% ukupne topline u okolinu, dok 1/3 gubitaka otpada na toplinu isparavanja iz gornjih disajnih puteva, a 2/3 sa površine kože. Na gubitak vlage difuzijom utiče pritisak vodene pare u vazduhu koji okružuje osobu. Pošto je u kopnenim uslovima promena pritiska vodene pare mala, gubitak vlage usled isparavanja difuzione vlage smatra se relativno konstantnim (30-60 g/h). One donekle fluktuiraju samo u zavisnosti od dotoka krvi u kožu.

Gubitak topline isparavanjem difuzijske vlage sa površine kože Qsp.d, W, može se odrediti jednadžbom

Rasipanje toplote tokom disanja. Gubitak topline zbog zagrijavanja udahnutog zraka je mali udio u odnosu na druge vrste gubitaka topline, međutim, s povećanjem potrošnje energije i smanjenjem temperature zraka, gubitak topline ove vrste raste.

Gubitak topline uslijed zagrijavanja udahnutog zraka Qd.n, W, može se odrediti jednadžbom

Qbreath.n=0.00 12Qe.t (34-tv),

gdje je 34 temperatura izdahnutog zraka, °C (u ugodnim uslovima).

U zaključku, treba napomenuti da gornje jednadžbe za izračunavanje komponenti toplotnog bilansa dozvoljavaju samo približnu procjenu razmjene topline između čovjeka i okoline. Postoji i niz jednačina (empirijskih i analitičkih) koje predlažu različiti autori i koje omogućavaju određivanje količine radijacijsko-konvektivnog gubitka topline (fred conv) potrebnog za izračunavanje toplinske otpornosti odjeće.

S tim u vezi, uz proračun, u istraživanju se koriste i eksperimentalne metode za procjenu prijenosa tjelesne topline koje uključuju metode za određivanje ukupnog gubitka vlage osobe i gubitka vlage isparavanjem mjerenjem gole b odjevene osobe, kao i određivanje zračenja -konvektivni gubitak toplote pomoću senzora za merenje toplote postavljenih na površinu tela.

Pored direktnih metoda za procjenu prijenosa topline kod ljudi, koriste se indirektne metode koje odražavaju učinak na organizam razlike između prijenosa topline i proizvodnje topline u jedinici vremena u specifičnim životnim uvjetima. Ovaj omjer određuje toplinsko stanje osobe, čije je očuvanje na optimalnom ili prihvatljivom nivou jedna od glavnih funkcija odjeće. S tim u vezi, pokazatelji i kriteriji toplinskog stanja osobe služe kao fiziološka osnova kako za dizajn odjeće tako i za njenu procjenu.

BIBLIOGRAFIJA

1 1. Ivanov K. P. Osnovni principi regulacije temperaturne pzmeo-staze / U knj. Fiziologija termoregulacije. L., 1984. S. 113-137.

1.2 Ivanov K. P. Regulacija temperaturne homeostaze kod životinja i ljudi. Ashgabat, 1982.

1 3 Berkovich EM Energetski metabolizam u zdravlju i bolesti. M., 1964.

1.4. Fanger R.O. Termalna udobnost. Kopenhagen, 1970.

K5. Malysheva A. E. Higijenska pitanja radijacijske izmjene topline osobe s okolinom. M., 1963.

1 6. Kolesnikov P. A. Toplotna zaštitna svojstva odjeće. M., 1965

1 7. Witte N. K. Ljudska izmjena toplote i njen higijenski značaj. Kijev, 1956

Čovek je stalno u stanju razmene toplote sa okolinom.

Najbolje toplotno blagostanje čoveka biće kada se oslobađanje toplote (QTB) ljudskog tela u potpunosti preda okolini (QTO), tj. postoji toplotna ravnoteža

Višak oslobađanja telesne toplote nad prenosom toplote u okolinu (QTB > QTO) dovodi do povećanja temperature unutrašnjih organa, zagrevanja tela i povećanja njegove temperature – čovek postaje vruć. Naprotiv, višak prijenosa topline nad oslobađanjem topline (Q.TV< QТО) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры - человеку становится холодно.

Prosječna temperatura tijela osobe je 36,6 0 C. Čak i mala odstupanja od ove temperature u jednom ili drugom smjeru dovode do pogoršanja čovjekovog blagostanja.

Oslobađanje topline (QTB) tijela prvenstveno je određeno težinom i intenzitetom posla koji osoba obavlja, uglavnom veličinom mišićnog opterećenja.

Prijenos topline iz ljudskog tijela u okolinu nastaje kao rezultat:

Toplotna provodljivost (QT) kroz odjeću. Toplota se može preneti samo sa tela sa višom temperaturom na telo sa nižom temperaturom. Intenzitet prijenosa topline ovisi o temperaturnoj razlici tijela (u našem slučaju to je temperatura ljudskog tijela i temperatura predmeta i zraka koji okružuje osobu) i toplotnoizolacijskih svojstava odjeće.

Da biste to ilustrirali, možete izvesti jednostavan eksperiment.

Uronite termometar u čašu tople vode, a samu čašu stavite u posudu prvo sa toplom, a zatim sa hladnom vodom. Promatrajte brzinu opadanja očitavanja termometra u prvom i drugom slučaju.

Smanjenje temperature u čaši kada je u hladnoj vodi će se desiti brže od intenziteta prenosa toplote iz tople vode u čaši na toplu vodu u posudi. Ovaj eksperiment ilustruje ovisnost prijenosa topline o temperaturnoj razlici.

Moguće je regulisati razmjenu topline čovjeka sa okolinom zbog temperature okoline i izbora odjeće s različitim termoizolacijskim svojstvima.

Konvektivni prijenos topline (QK). Šta je to? Zrak u blizini toplog predmeta se zagrijava. Zagrejani vazduh ima manju gustinu i kao lakši se diže, a njegovo mesto zauzima hladniji vazduh okoline.

Fenomen razmjene dijelova zraka zbog razlike u gustoći toplog i hladnog zraka naziva se prirodna konvekcija.

Ako se topli predmet upuhuje hladnim zrakom, tada se ubrzava proces zamjene toplijih slojeva zraka u objektu hladnijim. U tom slučaju zagrijani predmet će imati hladniji zrak, temperaturna razlika između zagrijanog predmeta i okolnog zraka bit će veća, a, kao što smo već ranije saznali, intenzitet prijenosa topline sa objekta na okolni zrak će povećati. Ova pojava se naziva prisilna konvekcija.

Na primjer: ilustrujući fenomen prisilne konvekcije, to je da pri istoj temperaturi zraka po vjetrovitom vremenu osoba doživljava klimatske uslove kao hladnije, jer. prijenos toplote iz njegovog tijela je intenzivniji.

Dakle, razmjena topline između čovjeka i okoline može se regulirati promjenom brzine kretanja zraka.

• - zračenje (QIR) na okolne površine. Toplotna energija, pretvarajući se na površini vrućeg tijela u zračenje (elektromagnetski val) - infracrveno zračenje, prenosi se na drugu - hladnu - površinu, gdje se ponovo pretvara u toplinu. Tok zračenja je veći, što je veća razlika u temperaturi između osobe i okolnih objekata. Štaviše, fluks zračenja može doći od osobe ako je temperatura okolnih predmeta niža od temperature osobe i obrnuto, ako su okolni objekti više zagrijani.
• - isparavanje (QISP) vlage sa površine kože. Ako se osoba znoji, na njegovoj koži se pojavljuju kapljice vode koje isparavaju, a voda iz tekućeg stanja prelazi u paru. Ovaj proces je praćen potrošnjom energije (QICP) za isparavanje i, kao rezultat, hlađenje tijela.

Šta određuje intenzitet isparavanja, a samim tim i količinu prijenosa topline iz tijela u okolinu?

Prvo, na temperaturu okoline - što je viša temperatura, to je veća brzina isparavanja; drugo, od vlažnosti vazduha - što je veća vlažnost, to je niži intenzitet isparavanja. Svaku temperaturu vazduha karakteriše maksimalna količina vode koja može biti u jedinici zapremine vazduha u stanju pare.

Jednostavan eksperiment će pomoći da se ilustruje ovaj fenomen. Sipajte vodu u malu flašicu, umočite termometar u nju, umotajte bocu u mokru krpu i stavite je na sunce. Pratite očitavanja termometra. Temperatura vode u boci će početi da opada.

Ako boca nije umotana u mokru krpu, temperatura će porasti. To sugerira da se toplinska energija troši na isparavanje vode iz krpe.

Ova jednostavna tehnika se može koristiti ako želite piti ohlađenu vodu po vrućem vremenu. Hlađenje isparavanjem objašnjava i činjenicu da se po toplom sunčanom vremenu ne preporučuje zalivanje biljaka koje su posebno osetljive na temperaturu. Zbog intenzivnog isparavanja vegetativni dijelovi biljaka mogu se ohladiti na neprihvatljive temperature.

Obično se vlažnost vazduha meri kao relativna vlažnost (?), izražena u procentima. Kao relativna vlažnost? = 70% znači da je 70% maksimalno moguće količine u stanju vodene pare u vazduhu. Relativna vlažnost od 100% znači da je vazduh zasićen vodenom parom i da u takvom okruženju ne može doći do isparavanja.

Brzina isparavanja raste sa povećanjem brzine vazduha. To je zbog istih razloga kao i povećanje prijenosa topline tijekom prisilne konvekcije. Slojevi zraka koji se nalaze u blizini ljudskog tijela i zasićeni vodenom parom uklanjaju se zbog kretanja zraka i zamjenjuju suvljim dijelovima zraka, dok se intenzitet isparavanja povećava.

Grijanje na izdahnuti zrak (QB). U procesu disanja, zrak okoline, koji ulazi u pluća osobe, zagrijava se i istovremeno je zasićen vodenom parom. Dakle, toplota se uklanja iz ljudskog tela izdisanim vazduhom (QB).

Dakle, razmjena topline između čovjeka i okoline se vrši zahvaljujući toplotnoj provodljivosti (QT), konvektivnom prijenosu topline (Qc), zračenja (Qiz), isparavanju (QICP), zagrijavanju izdahnutog zraka (QB), tj.

Qtotal \u003d QT + QK + QIZ + QISP + QB - jednačina toplotnog bilansa

Doprinos gore navedenih puteva prenosa toplote nije konstantan i zavisi od parametara mikroklime u proizvodnoj prostoriji, kao i od temperature površina koje okružuju osobu. Ako je t ovih površina niže od t ljudskog tijela, tada prijenos topline zračenjem ide od ljudskog tijela do hladnih površina. Inače, prijenos topline se odvija u suprotnom smjeru: od zagrijanih površina do osobe. Prenos toplote konvekcijom zavisi od temperature vazduha u prostoriji i njegove brzine na radnom mestu, a prenos toplote isparavanjem zavisi od relativne vlažnosti i brzine vazduha.

Utvrđeno je da je metabolizam u ljudskom tijelu optimalan, a samim tim i visoki učinak, ako su komponente procesa prijenosa topline približno u sljedećim granicama:

QK + QT ? trideset%; QIZ? 45%; QIS?20%; QB?5%.

Takav balans komponenti prenosa toplote karakteriše odsustvo napetosti u sistemu termoregulacije čoveka.

Pravac toplotnih tokova QT, QK, Qiz može biti od osobe ka vazduhu i predmetima koji ga okružuju i obrnuto, u zavisnosti od toga šta je više – temperatura ljudskog tela ili okolni vazduh i tela koja ga okružuju (sl. 1.).

Rice. 1. Šema pravca toplotnih tokova: QB - izdisanje toplotnog vazduha; QI - isparavanje; Qiz - zračenje; QK - konvektivni prenos toplote; QT - toplotna provodljivost

Oslobađanje toplote ljudskog tela prvenstveno je određeno veličinom mišićnog opterećenja tokom ljudske aktivnosti, a prenos toplote je određen temperaturom okolnog vazduha i predmeta, brzinom kretanja i relativnom vlažnošću vazduha.

Izmjena topline se neprestano odvija između čovjeka i okoline. Faktori okoline imaju kompleksan uticaj na organizam, a u zavisnosti od njihovih specifičnih vrednosti, vegetativni centri (prugasto telo, sivi tuberkul diencefalona) i retikularna formacija u interakciji sa korteksom velikog mozga i slanjem impulsa mišićima preko simpatičkih vlakana, osiguravaju optimalan omjer proizvodnje topline i prijenosa topline.

Termoregulacija tijela je skup fizioloških i kemijskih procesa koji imaju za cilj održavanje tjelesne temperature u određenim granicama (36,1 ... 37,2 ° C). Pregrijavanje tijela ili njegova hipotermija dovodi do opasnih kršenja vitalnih funkcija, au nekim slučajevima - do bolesti. Termoregulacija se obezbeđuje promenom dve komponente procesa razmene toplote – proizvodnje toplote i prenosa toplote. Na toplotnu ravnotežu tijela značajno utiče prijenos topline, kao najkontroliraniji i promjenjiviji.

Toplinu proizvodi cijelo tijelo, a najviše prugasti mišići i jetra. Proizvodnja topline ljudskog tijela, obučenog u kućnu odjeću iu stanju relativnog mirovanja na temperaturi zraka od 15 ... 25 ° C, ostaje približno na istom nivou. Sa smanjenjem temperature, ona se povećava, a kada poraste sa 25 na 35 ° C, lagano se smanjuje. Na temperaturama iznad 40 °C, proizvodnja topline počinje rasti. Ovi podaci ukazuju na to da se regulacija proizvodnje topline u tijelu uglavnom događa na niskim temperaturama okoline.

Proizvodnja toplote se povećava tokom obavljanja fizičkog rada, a što je više, to je posao teži. Količina proizvedene topline također ovisi o dobi i zdravstvenom stanju osobe.

Postoje tri vrste prenosa toplote iz ljudskog tela:

zračenje (u obliku infracrvenih zraka koje emituje površina tijela u smjeru objekata s nižom temperaturom);

konvekcija (zagrijavanje zraka koji pere površinu tijela);

isparavanje vlage sa površine kože, sluzokože gornjih disajnih puteva i pluća.

Procentualni odnos između ovih vrsta prenosa toplote osobe koja je u normalnim uslovima u mirovanju izražava se sledećim brojkama: 45/30/25. Međutim, ovaj omjer može varirati ovisno o specifičnim vrijednostima parametara mikroklime i ozbiljnosti obavljenog posla.

Do prijenosa topline zračenja dolazi samo kada je temperatura okolnih predmeta niža od temperature izložene kože (32..34.5 °C) ili vanjskih slojeva odjeće (27..28 °C za lagano odjevenu osobu i približno 24 °C za muškarca u zimskoj odeći).

20 Industrijska ventilacija. Vrste ventilacije.

Ventilacija- podesiva izmjena zraka u prostoriji. Sistemi za ventilaciju su dizajnirani da obezbede neophodnu čistoću, temperaturu, vlažnost i kretanje vazduha. Zovu se složeni ventilacioni sistemi koji obezbeđuju razmenu vazduha u industrijskom obimu industrijski ventilacioni sistemi, u slučaju obezbjeđivanja ventilacije u malim prostorijama, koristiti kućni ventilacioni sistemi. Ovisno o namjeni i principu organizacije izmjene zraka, razlikuju se sljedeće vrste ventilacije: prirodna ventilacija- ventilacija koja stvara potrebnu razmjenu zraka: - zbog vjetra; - zbog razlike u specifičnoj težini toplog vazduha u prostoriji i hladnijeg vazduha spolja; mehanička ventilacija- ventilacija, u kojoj se kretanje zraka vrši uz pomoć električnih ventilatora; at dovodna ventilacija osigurava se samo dovod čistog zraka u prostoriju, zrak se iz nje uklanja kroz vrata koja se otvaraju, curenje u ogradama i zbog nastalog viška tlaka; izduvna ventilacija dizajniran za uklanjanje zraka iz ventilirane prostorije i stvaranje vakuuma u njoj, zbog čega zrak može ući u ovu prostoriju kroz curenja u ogradama i vratima izvana i iz susjednih prostorija; dovodna i izduvna ventilacija osigurava istovremeno dovod zraka u prostoriju i njegovo organizirano uklanjanje; lokalna ventilacija- vrsta ventilacije u kojoj se vazduh dovodi do određenih mesta (lokalna dovodna ventilacija), a zagađeni vazduh se odvodi samo sa mesta gde se stvaraju štetne emisije (lokalna izduvna ventilacija); opšta ventilacija- ventilacija u kojoj dolazi do izmjene zraka u cijeloj prostoriji. Ova vrsta ventilacije se koristi kada su emisije štetnih faktora neznatne i ravnomjerno raspoređene po cijelom volumenu prostorije.

21

Industrijska rasvjeta. Klasifikacija industrijske rasvjete. Klasifikacija industrijske rasvjete prikazana je na slici 20.1. Prirodno osvjetljenje je najpovoljnije kako za organe vida tako i za ljudski organizam u cjelini. Uz nedovoljno prirodno osvjetljenje, koristi se umjetno ili kombinirano.

Prirodno osvjetljenje industrijskih prostorija kroz svjetlosne otvore na vanjskim zidovima (prozorima) naziva se bočno, kroz svjetlosne otvore na stropu zgrada (lanterne) - gornje, a kroz prozore i lanterne istovremeno - kombinovano.

Rice. 20.1. Vrste industrijske rasvjete

Ako je udaljenost od prozora do najudaljenijih radnih mjesta manja od 12 m, onda je predviđeno bočno jednostrano osvjetljenje, sa većom udaljenosti - bočno dvostrano osvjetljenje.

Većina industrijskih prostorija opremljena je općim sustavima umjetnog osvjetljenja - kada se svjetiljke nalaze u gornjoj (plafonskoj) zoni. Ako je razmak između rasvjetnih tijela isti, tada se rasvjeta smatra ujednačenom, ako su tijela postavljena bliže opremi - lokalizirana.

Takva umjetna rasvjeta naziva se kombinirana kada se lokalno osvjetljenje dodaje općoj. Razmatra se lokalna rasvjeta, u kojoj je svjetlosni tok svjetiljki koncentrisan direktno na radno mjesto. U skladu sa građevinskim normama i pravilima (SNiP), upotreba samo jedne lokalne rasvjete u industrijskim prostorijama nije dozvoljena.

Radna rasvjeta je uređena u svim prostorijama i prostorima kako bi se obezbijedio normalan rad i prolaz ljudi, saobraćaj u nedostatku ili nedostatku prirodnog svjetla.

Hitna rasvjeta je neophodna za nastavak rada u slučaju iznenadnog gašenja radne rasvjete, što može uzrokovati poremećaj u održavanju opreme ili kontinuiranog tehnološkog procesa, požar, eksploziju, trovanje ljudi, povrede na mjestima gužve i sl. režim, treba da bude najmanje 5% osvetljenosti normalizovane za radnu rasvetu sa opštim sistemom osvetljenja, ali ne manje od 2 luksa unutar zgrada i 1 luksa na otvorenim površinama.

Osvetljenje proizvodnih objekata smatra se dežurstvom u neradno vreme.

Vještačka rasvjeta koja se stvara duž granica zaštićenih teritorija noću naziva se sigurnosna rasvjeta.

Evakuaciona rasveta se postavlja na mestima opasnim za prolaz ljudi, kao i na glavnim prolazima i na stepenicama koje služe za evakuaciju ljudi iz industrijskih objekata sa više od 50 zaposlenih, u industrijskim prostorijama u kojima stalno rade ljudi, gde ljudi Napuštanje prostorija u slučaju iznenadnog gašenja radne rasvjete je povezano sa rizikom od povređivanja zbog nastavka rada proizvodne opreme, kao i u proizvodnim pogonima sa više od 50 zaposlenih, bez obzira na stepen opasnosti od povređivanja. Evakuaciono osvetljenje treba da obezbedi minimalnu osvetljenost glavnih prolaza i stepeništa: u zatvorenom prostoru 0,5 lx, na otvorenim prostorima 0,2 lk Sanitarno-higijenski zahtevi za industrijsku rasvetu: optimalan sastav spektra blizu sunčevog; usklađenost osvjetljenja na radnim mjestima sa standardnim vrijednostima; ujednačenost osvjetljenja i svjetline radne površine, uključujući i vrijeme; odsutnost oštrih sjena na radnoj površini i sjaj predmeta unutar radnog područja; optimalan smjer svjetlosnog toka, koji pomaže da se poboljša razlika između reljefa površinskih elemenata.