Jaki proces leży u podstaw termoregulacji chemicznej? Naruszenie termoregulacji organizmu: przyczyny i objawy. Zespół termoregulacji

Ciało ludzkie ma stałą temperaturę 36,6 C. Aby utrzymać tę stałość, na ludzkiej skórze znajdują się dwa rodzaje analizatorów: jedne reagują na zimno, inne na ciepło. Analizatory temperatury chronią organizm przed hipotermią i przegrzaniem oraz pomagają utrzymać stałą temperaturę ciała. Zespół procesów wytwarzania i przekazywania ciepła zachodzących w organizmie i umożliwiających utrzymanie stałej temperatury ciała nazywa się termoregulacją.

Mechanizm wytwarzania ciepła ma termoregulację chemiczną, a przenoszenie ciepła ma termoregulację fizyczną. Zwiększone wytwarzanie ciepła osiąga się poprzez zwiększenie intensywności metabolizm energetyczny, a główny udział w tym ma aktywność mięśni. Tak więc w spoczynku wytwarzanie ciepła wynosi 111,6-125,5 W, a przy intensywności praca mięśni-- 313,6-418,4 W.

Aby w organizmie człowieka mogły zachodzić normalne procesy fizjologiczne, konieczne jest odprowadzenie ciepła wytwarzanego przez organizm środowisko. Oddawanie ciepła przez organizm do otoczenia następuje w wyniku przewodzenia ciepła człowieka przez ubranie, konwekcji ciała, promieniowania na otaczające powierzchnie, odparowania wilgoci z powierzchni, część ciepła jest wydatkowana na ogrzewanie wydychanego powietrza. Na wysoka temperatura powietrza w pomieszczeniu, naczynia krwionośne człowieka rozszerzają się, co skutkuje zwiększonym przepływem krwi do powierzchni ciała i zwiększa się oddawanie ciepła do otoczenia. Wraz z potem organizm traci znaczną ilość soli mineralnych (do 1%, w tym 0,4-0,6 NaCl). W niesprzyjających warunkach produkcyjnych utrata płynu wynosi 8-10 litrów na zmianę i do 60 gramów. sól kuchenna(w sumie w organizmie znajduje się około 140 gramów NaCl). Utrata krwi pozbawia ją zdolności do zatrzymywania wody i prowadzi do zaburzeń pracy układu sercowo-naczyniowego. Ponadto w wysokich temperaturach węglowodany i tłuszcze są łatwo spożywane, białka ulegają zniszczeniu, co również może prowadzić do negatywne konsekwencje. Uznaje się za dopuszczalne, aby osoba zmniejszyła swoją wagę o 2-3% poprzez odparowanie wilgoci - odwodnienie organizmu. Odwodnienie na poziomie 6% prowadzi do upośledzenia aktywność psychiczna, zmniejszona ostrość wzroku; odparowanie wilgoci o 15-20% prowadzi do śmierci.

Powrót do zdrowia bilans wodny praca w warunkach podniesiona temperatura zainstalować punkty uzupełniania soloną (około 0,5% NaCl) wodą gazowaną. W niektórych przypadkach stosuje się w tym celu napój białkowo-witaminowy. W czasie upałów warunki klimatyczne Zaleca się pić schłodzoną wodę lub herbatę.

Jednakże w temperaturze otoczenia t = 35°C przenoszenie ciepła na drodze konwekcji i promieniowania zatrzymuje się. Kiedy temperatura otoczenia spada, naczynia krwionośne zwężają się, a przepływ krwi do powierzchni ciała ulega spowolnieniu i zmniejsza się wymiana ciepła. Normalny dobrostan termiczny występuje, gdy emisja ciepła danej osoby jest całkowicie postrzegana przez środowisko, ponieważ wtedy zachodzi równowaga cieplna. W tym przypadku temperatura narządy wewnętrzne pozostaje stała. Jeśli produkcja ciepła organizmu nie może zostać całkowicie przeniesiona na środowisko, temperatura narządów wewnętrznych wzrasta, a taki dobrostan termiczny charakteryzuje się pojęciem „gorąco”. Przegrzanie prowadzi do hipertermii – większego przegrzania organizmu dopuszczalny poziom(do 38-39 stopni C.), z takimi samymi objawami jak udar cieplny. W przypadku, gdy otoczenie odbiera więcej ciepła niż człowiek wytwarza, następuje wychładzanie (zimno). Długotrwałe narażenie na niskie temperatury, dużą ruchliwość powietrza i wilgotność może powodować wychłodzenie, a nawet hipotermię organizmu – hipotemia.

Izolacja termiczna człowieka w stanie spoczynku (odpoczywającego w pozycji siedzącej lub leżącej) od otoczenia powoduje wzrost temperatury narządów wewnętrznych o 1,2 stopnia C już po 1 godzinie. Izolacja termiczna osoby wykonującej pracę umiarkowane nasilenie, spowoduje wzrost temperatury o 5 stopni Celsjusza. i będzie bardzo zbliżony do maksymalnego dopuszczalnego.

Dobrostan cieplny człowieka, równowaga cieplna w układzie człowiek-środowisko zależy od temperatury otoczenia. środowisko, mobilność i wilgotność względna, ciśnienie atmosferyczne, temperaturę otaczających obiektów i intensywność fizycznego nagrzewania ciała.

Wilgotność powietrza wpływa na termoregulację organizmu: wysoka wilgotność (powyżej 85%) utrudnia termoregulację ze względu na zmniejszone parowanie potu, a zbyt niska (poniżej 20%) powoduje wysuszanie błony śluzowej drogi oddechowe. Optymalny poziom wilgotności wynosi 40 - 60%. Ruch powietrza ma duży wpływ na dobro człowieka. W gorącym pomieszczeniu pomaga zwiększyć wymianę ciepła z organizmu człowieka i poprawia kondycję w niskich temperaturach. W sezonie zimowym prędkość powietrza nie powinna przekraczać 0,2 – 0,5 m/s, a latem – 0,2 – 1 m/s. Prędkość powietrza może mieć niekorzystny wpływ na propagację szkodliwe substancje.

Wymagany skład powietrza można osiągnąć wykonując następujące czynności:

• 1) mechanizacja i automatyzacja procesy produkcji, w tym pilot. Środki te chronią przed szkodliwymi substancjami i promieniowaniem cieplnym. Zwiększ produktywność pracy;
• 2) wniosek procesy technologiczne oraz sprzęt zapobiegający tworzeniu się szkodliwych substancji. Bardzo ważne posiada plomby sprzętu zawierającego szkodliwe substancje;
• 3) ochrona przed źródłami promieniowania cieplnego;
• 4) urządzenia wentylacyjne i grzewcze;
• 5) wniosek fundusze indywidualne ochrona.

Ocena warunków pracy opiera się na badaniu czynników sanitarno-higienicznych środowiska pracy, ciężkości i intensywności procesu pracy. Na podstawie wyników badań sporządzana jest Mapa warunków pracy w miejscu pracy. Podczas pracy należy określić: czynniki produkcyjne na określonym stanowisku pracy, pod warunkiem przeprowadzenia badań laboratoryjnych; wartości standardowe niezwykle akceptowalne parametry czynników środowiska pracy i procesu pracy, stosując system norm bezpieczeństwa pracy, standardy sanitarne i zasady, inne standardy ochrony pracy; rzeczywiste wartości parametrów czynników środowiska produkcyjnego wg badania laboratoryjne, pomiary instrumentalne lub obliczenia. Przyrządy i urządzenia pomiarowe muszą spełniać wymagania metrologiczne i być badane w ustalonych ramach czasowych.

Warunki pracy dzieli się na:

Optymalne warunki mikroklimatyczne to połączenie parametrów mikroklimatu, które przy długotrwałym i systematycznym narażeniu człowieka zapewnia ogólne i lokalne poczucie komfortu cieplnego podczas 8-godzinnej zmiany pracy.

Dopuszczalne warunki mikroklimatyczne to takie kombinacje parametrów mikroklimatu, które przy długotrwałym i systematycznym narażeniu na kontakt z człowiekiem mogą powodować napięcie w reakcjach termoregulacyjnych i które nie wykraczają poza fizjologiczne możliwości adaptacyjne człowieka.

Pytanie nr 4

1) Bilans cieplny ciała

Równanie bilansu cieplnego: M±QT ± Kontrola jakości ± QR – QE = 0

M - produkcja ciepła (ilość ciepła uwalniana w organizmie w ciągu dnia).

Znak „+”, jeśli temperatura otoczenia jest wyższa niż temperatura skóry.

Znak „-” w przypadku, gdy temperatura skóry jest wyższa od temperatury otoczenia.

1. Przewodność cieplna – QT 2. Konwekcja – QC 3. Promieniowanie – QR 4. Parowanie – QE

Ciało każdej żywej istoty stale wytwarza ciepło. Ciepło to musi zostać uwolnione do otoczenia, w przeciwnym razie organizm się przegrzeje i umrze. Jednak zbyt szybki przepływ ciepła jest niebezpieczny dla organizmu – prowadzi do hipotermii. Dlatego ważne jest, aby zapewnić najkorzystniejszy współczynnik wymiany ciepła w każdych warunkach. Należy wziąć pod uwagę, że wymiana ciepła odbywa się za pomocą szeregu mechanizmów, z którymi lekarz musi być dobrze zaznajomiony.

Główna część ciepła uwalniana jest w mięśniach i narządach wewnętrznych, natomiast ciepło przekazywane jest z powierzchni ciała (ze skóry). Tekstylia Ciało jest słabym przewodnikiem ciepła, dlatego prawie całe ciepło przekazywane jest z wnętrza na powierzchnię poprzez krwioobieg. W skórze i Tkanka podskórna jest duża liczba naczynia krwionośne. Kiedy krew przez nie przechodzi, oddaje ciepło na zewnątrz.

2) Główne metody wymiany ciepła w organizmie.

Przewodność cieplna- Jest to przenoszenie ciepła w wyniku zwiększonego ruchu molekularnego w substancji.

Uzyskanie wzoru na przenikanie ciepła na podstawie przewodności cieplnej nie jest trudne. Pozwól, aby ciepło przepływało przez warstwę substancji (tkanina, ściana itp.). (13)

Oznaczmy grubość warstwy przez x , i okolica S. Po lewej stronie temperatura T 1 , i po prawej (czyt T 1> T 2 ). Oczywiście ilość ciepła Q przepuszczona przez warstwę w czasie T, jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatury, powierzchni i czasu oraz odwrotnie proporcjonalna do grubości warstwy. Ponadto należy wziąć pod uwagę właściwości substancji; W tym celu wprowadza się współczynnik przewodności cieplnej K.

Konwekcja zwane przenoszeniem ciepła związanym z ruchem gazu lub cieczy. Na przykład od każdej osoby unosi się do góry strumień ciepłego powietrza, w miejsce którego z boku napływa zimne powietrze. To samo dzieje się wokół każdego nagrzanego ciała, na przykład grzejnika. Ten rodzaj wymiany ciepła nazywa się Naturalna konwekcja; Nie jest zbyt skuteczny dla ludzi. Znacznie więcej ciepła jest odprowadzane, gdy wymuszona konwekcja kiedy powstaje ruch powietrza przyczyna zewnętrzna(wentylator, wiatr). W takim przypadku konwekcja może stać się główną przyczyną utraty ciepła.

Ilość ciepła utraconego przez ciało w wyniku konwekcji można również obliczyć ze wzoru (13), ale współczynnik k w tym przypadku będzie zależał przede wszystkim od prędkości ruchu powietrza.

Inaświetlanie odgrywa również znaczącą rolę w wymianie ciepła. W zwyczajnym warunki pokoju(także w klasie) ludzie tracą do 60% ciepła poprzez promieniowanie. Promieniowanie ludzkie mieści się w obszarze promieni podczerwonych (długości fal w zakresie 3 – 20 mikrometrów).

Ilość ciepła utraconego przez ciało na skutek promieniowania oblicza się ze wzoru:

Q IZL = σ ·( T 1 4 – T 2 4 ). S . T (14).

Tutaj σ = 5.6.10 –8 (w układzie SI; liczby nie trzeba pamiętać), T 1 to temperatura powierzchni ciała, T 2 to temperatura otaczających ciał. Tutaj jednak należy zwrócić uwagę na co następuje. Powietrze jest prawie przezroczyste dla podczerwieni promienie dlatego dla T2 należy brać nie temperaturę powietrza w pomieszczeniu, ale temperaturę ścian, która może być zauważalnie niższa od temperatury powietrza. Na przykład bardzo realna sytuacja ma miejsce, gdy termometr leżący na stole pokazuje ponad 20 0 C (czyli temperaturę powietrza), a ludzie w pomieszczeniu marzną, bo ściany są zimne.

Przy wysokich temperaturach zewnętrznych na pierwszy plan wysuwa się wymiana ciepła odparowanie. Kiedy temperatura zewnętrzna zbliża się do temperatury ciała, wszystkie omówione wcześniej metody przekazywania ciepła nie działają, ponieważ różnica temperatur, od której zależy przekazywanie ciepła, staje się niewielka lub może nawet stać się ujemna.

Ilość ciepła odebranego ciału w wyniku parowania można obliczyć ze wzoru:

Q COI = L · M (15),

Gdzie M– masa odparowanej wody, L – ciepło właściwe parowania wody (2.25.10 6 J.kg –1; liczby nie trzeba pamiętać). U ludzi parowanie wiąże się głównie z poceniem; Ponadto znaczącą rolę odgrywa parowanie wody w płucach. Należy podkreślić, że pod uwagę należy brać ilość odparował wodę, ponieważ nie cały pot faktycznie wyparowuje. Tutaj bardzo ważna jest wilgotność powietrza i prędkość jego ruchu.

W umiarkowanych i niskich temperaturach parowanie również odprowadza część ciepła (głównie w wyniku parowania w płucach), ale ważniejsze są konwekcja i promieniowanie.

3) Homeostaza temperatury.

Temperatura ciała ludzi i wielu zwierząt jest utrzymywana na stałym poziomie z dość dużą dokładnością. Ta właściwość organizmu nazywa się temperatura homeostaza.

4) Metody termoregulacji.

Stałość temperatury ciała zapewnia energia wytworzona podczas ewolucji. układ termoregulacji. Wyróżnia się termoregulację chemiczną i fizyczną.

Chemiczny termoregulacja opiera się na zmianie szybkości i charakteru utleniania biologicznego. Na przykład, gdy organizm znajduje się w hipotermii, uwalniane są hormony, które przyspieszają utlenianie. Ponadto istnieje rozdźwięk pomiędzy utlenianiem a syntezą ATP: nie 50% energii uwalnianej podczas utleniania jest wykorzystywane do syntezy ATP, ale mniej. W związku z tym większy procent energii zamienia się w ciepło; ciało się rozgrzewa. Jednak zmiana charakteru utleniania biologicznego ma niekorzystny wpływ na stan organizmu, dlatego z reguły termoregulacja chemiczna aktywuje się tylko w sytuacjach ekstremalnych.

Fizyczny termoregulacja (która w większości przypadków odgrywa główną rolę) odbywa się poprzez zmianę charakteru krążenia krwi. Kiedy temperatura ciała spada, tętniczki i małe tętnice w skórze i tkance podskórnej zwężają się. Zmniejsza się dopływ krwi do powierzchni ciała (przejawia się to wybielaniem skóry). W efekcie dochodzi do ograniczenia przenikania ciepła z narządów wewnętrznych i mięśni do powierzchni ciała oraz oddawania ciepła do otoczenia. Wraz ze wzrostem temperatury ciała naczynia krwionośne rozszerzają się (skóra staje się czerwona), a wraz ze zwiększonym przepływem krwi zwiększa się przenikanie ciepła. Na przykład w palcach ilość przepływającej krwi w zależności od temperatury może zmieniać się setki razy! Wraz ze wzrostem temperatury ważne jest również zwiększone pocenie się.

Termoregulacja człowieka to zespół niezwykle ważnych mechanizmów zapewniających stabilność reżim temperaturowy ciało w różne warunki otoczenie zewnętrzne. Ale dlaczego dana osoba tak bardzo potrzebuje stałej temperatury ciała i co się stanie, jeśli zacznie się ona wahać? Jak zachodzą procesy termoregulacyjne i co zrobić, jeśli naturalny mechanizm zawiedzie? Więcej o tym wszystkim poniżej.

Człowiek, jak większość ssaków, jest istotą homeotermiczną. Homeotermia to zdolność organizmu do zapewnienia stałego poziomu temperatury, głównie poprzez reakcje fizjologiczne i biochemiczne.

Termoregulacja organizmu człowieka to ewolucyjnie ukształtowany zespół mechanizmów działających na zasadzie humoralnej (poprzez płynny środek) I regulacja nerwowa, metabolizm (metabolizm) i metabolizm energetyczny. Mają różne mechanizmy różne drogi i warunki wyzwalające, więc ich aktywacja zależy od pory dnia, płci osoby, liczby przeżytych lat, a nawet położenia Ziemi na orbicie.

Mapa cieplna człowieka

Termoregulacja w organizmie człowieka odbywa się odruchowo. Specjalne systemy, których działanie ma na celu kontrolę temperatury, regulują intensywność wydzielania lub pochłaniania ciepła.

System termoregulacji człowieka

Utrzymanie temperatury ciała na stałym, zadanym poziomie odbywa się za pomocą dwóch przeciwstawnych mechanizmów termoregulacji organizmu człowieka – wydzielania i wytwarzania ciepła.

Mechanizm wytwarzania ciepła

Mechanizm wytwarzania ciepła, czyli termoregulacja chemiczna człowieka, to proces, który przyczynia się do wzrostu temperatury ciała. Występuje we wszystkich procesach metabolizmu, ale głównie w włókna mięśniowe, komórki wątroby i brązowe komórki tłuszczowe. Tak czy inaczej, wszystkie struktury tkankowe uczestniczą w wytwarzaniu ciepła. W każdej komórce ludzkiego ciała zachodzą procesy oksydacyjne, które ulegają rozkładowi materia organiczna, podczas którego część uwolnionej energii jest przeznaczana na ogrzanie organizmu, a główna ilość na syntezę kwasu adenozynotrifosforanowego (ATP). Połączenie to jest wygodną formą magazynowania, transportu i wykorzystania energii.

Tak wygląda cząsteczka ATP

Gdy temperatura spada, prędkość również zmniejsza się odruchowo. procesy metaboliczne V Ludzkie ciało, i wzajemnie. Regulacja chemiczna jest aktywowana w przypadkach, gdy fizyczny składnik wymiany ciepła nie jest wystarczający do utrzymania normalnej wartości temperatury.

Mechanizm wytwarzania ciepła zostaje aktywowany w momencie otrzymania sygnałów z receptorów zimna. Dzieje się tak, gdy temperatura otoczenia spada poniżej tzw. „strefy komfortu”, która dla osoby lekko ubranej mieści się w przedziale temperatur od 17 do 21 stopni, a dla osoby nagiej wynosi około 27-28 stopni. Warto zaznaczyć, że dla każdego człowieka „strefa komfortu” ustalana jest indywidualnie i może różnić się w zależności od stanu zdrowia, masy ciała, miejsca zamieszkania, pory roku itp.

Aby zwiększyć produkcję ciepła w organizmie, aktywowane są mechanizmy termogenezy. Wśród nich są następujące.

1. Kontraktywny.

Mechanizm ten aktywowany jest przez pracę mięśni, podczas której następuje przyspieszenie rozkładu adenozytryfofosforanu. Kiedy się rozszczepia, uwalniane jest ciepło wtórne, skutecznie ogrzewając ciało.

W tym przypadku skurcze mięśni występują mimowolnie - po otrzymaniu impulsów pochodzących z kory mózgowej. W rezultacie można zaobserwować znaczny (nawet pięciokrotny) wzrost produkcji ciepła w organizmie człowieka.

Tak skóra reaguje na zimno

Przy niewielkim spadku temperatury wzrasta ton termoregulacyjny, co wyraźnie objawia się pojawieniem się „gęsiej skórki” na skórze i uniesieniem się włosów.

Niekontrolowane skurcze mięśni podczas termogenezy kurczliwej nazywane są zimnymi dreszczami. Można świadomie podnieść temperaturę ciała za pomocą skurczów mięśni – poprzez pokazywanie aktywność silnika. Stres ćwiczeń pomaga zwiększyć produkcję ciepła nawet 15-krotnie.

2. Niekontraktacyjny.

Ten typ termogenezy może zwiększyć produkcję ciepła prawie trzykrotnie. Opiera się na katabolizmie (rozkładzie) Kwasy tłuszczowe. Mechanizm ten jest regulowany przez układ współczulny system nerwowy i wydzielane hormony Tarczyca I rdzeń nadnercza

Mechanizm przenoszenia ciepła

Mechanizm wymiany ciepła, czyli fizyczny element termoregulacji, to proces usuwania nadmiaru ciepła z organizmu. Stałą temperaturę utrzymuje się poprzez odprowadzanie ciepła przez skórę (na drodze przewodzenia i konwekcji), promieniowanie i usuwanie wilgoci.

Część wymiany ciepła zachodzi dzięki przewodności cieplnej skóry i warstwy tkanki tłuszczowej. Proces ten jest regulowany w dużej mierze przez krążenie krwi. W tym przypadku ciepło ludzkiej skóry jest przekazywane po dotknięciu na ciała stałe (przewodzenie) lub do otaczającego powietrza (konwekcja). Konwekcja jest znacząca część przenikanie ciepła - 25-30% ludzkiego ciepła jest przekazywane do powietrza.

Promieniowanie lub emisja to przenoszenie ludzkiej energii do przestrzeni lub na otaczające obiekty o niższej temperaturze. Nawet połowa ludzkiego ciepła jest tracona przez promieniowanie.

I wreszcie odparowanie wilgoci z powierzchni skóry lub z niej narządy oddechowe, co odpowiada za 23-29% strat ciepła. Im bardziej temperatura ciała przekracza normę, tym bardziej aktywny organizm schładzany przez parowanie – powierzchnia ciała pokrywa się potem.

W przypadku, gdy temperatura otoczenia znacznie przekracza wewnętrzny wskaźnik organizmu, parowanie pozostaje jedynym skutecznym mechanizmem chłodzenia, wszystkie inne przestają działać. Jeżeli wysokiej temperaturze zewnętrznej towarzyszy jednocześnie duża wilgotność powietrza, która utrudnia pocenie się (czyli odparowanie wody), wówczas człowiek może się przegrzać i doznać udaru cieplnego.

Rozważmy bardziej szczegółowo mechanizmy fizycznej regulacji temperatury ciała:

Pot

Istotą tego rodzaju wymiany ciepła jest to, że energia jest kierowana do otoczenia poprzez odparowanie wilgoci skóra i błony śluzowe wyściełające drogi oddechowe.

Ten rodzaj wymiany ciepła jest jednym z najważniejszych, ponieważ, jak już wspomniano, może przebiegać w środowisku o wysokich temperaturach, pod warunkiem, że procent wilgotności powietrza jest mniejszy niż 100. Wyjaśnia to fakt, że im wyższy wilgotność powietrza, woda jest gorsza wyparuje.

Ważnym warunkiem efektywności pocenia się jest cyrkulacja powietrza. Dlatego jeśli dana osoba nosi ubrania nieprzepuszczalne dla wymiany powietrza, to po pewnym czasie pot straci zdolność parowania, ponieważ wilgotność powietrza pod ubraniem przekroczy 100%. Spowoduje to przegrzanie.

W procesie pocenia się energia Ludzkie ciało jest zużywany na rozbijanie wiązań molekularnych cieczy. Tracąc swoje wiązania molekularne, woda przyjmuje stan gazowy, a w międzyczasie nadmiar energii opuszcza organizm.

Odparowanie wody z błon śluzowych dróg oddechowych i parowanie przez tkankę powierzchniową – nabłonek (nawet gdy skóra wydaje się sucha) nazywa się poceniem niezauważalnym. Aktywna praca gruczoły potowe, w którym to następuje obfite pocenie a przenoszenie ciepła nazywa się poceniem jawnym.

Emisja fal elektromagnetycznych

Ta metoda przekazywania ciepła działa dzięki promieniowaniu podczerwonemu fale elektromagnetyczne. Zgodnie z prawami fizyki każdy obiekt, którego temperatura wzrasta powyżej temperatury otoczenia, zaczyna oddawać ciepło poprzez promieniowanie.

Ludzkie promieniowanie podczerwone

Aby zapobiec nadmiernej utracie ciepła w ten sposób, ludzkość wynalazła odzież. Tkanina odzieży pomaga wytworzyć warstwę powietrza, której temperatura dorównuje temperaturze ciała. Zmniejsza to promieniowanie.

Ilość ciepła rozproszonego przez obiekt jest proporcjonalna do powierzchni promieniowania. Oznacza to, że zmieniając pozycję ciała, możesz regulować wydzielanie ciepła.

Przewodzenie

Przewodzenie lub przewodzenie ciepła ma miejsce, gdy osoba dotyka innego przedmiotu. Jednak pozbycie się nadmiaru ciepła może nastąpić tylko wtedy, gdy przedmiot, z którym dana osoba miała kontakt, miał niższą temperaturę.

Należy pamiętać, że powietrze o niskiej zawartości wilgoci i tłuszczu ma niską przewodność cieplną, dlatego jest izolatorem ciepła.

Konwekcja

Istotą tej metody przekazywania ciepła jest przekazywanie energii przez powietrze krążące wokół ciała, pod warunkiem, że jego temperatura jest niższa od temperatury ciała. Chłodne powietrze w momencie kontaktu ze skórą nagrzewa się i pędzi ku górze, zastępując je nową dawką zimnego powietrza, znajdującego się niżej ze względu na dużą gęstość.

Odzież odgrywa ważną rolę w zapobieganiu nadmiernej utracie ciepła przez organizm podczas konwekcji. Stanowi barierę spowalniającą cyrkulację powietrza, a tym samym konwekcję.

Centrum termoregulacji

Ośrodek termoregulacji człowieka znajduje się w mózgu, czyli w podwzgórzu. Podwzgórze jest częścią międzymózgowie, który obejmuje wiele komórek (około 30 jąder). Funkcje tej formacji to utrzymanie homeostazy (tj. zdolności organizmu do samoregulacji) i aktywności układu neuroendokrynnego.

Jeden z najbardziej ważne funkcje Podwzgórze odpowiada za zapewnienie i kontrolowanie działań mających na celu termoregulację organizmu.

Podczas pełnienia tej funkcji w ośrodku termoregulacji człowieka zachodzą następujące procesy:

1. Obwodowe i centralne termoreceptory przekazują informacje do przedniego podwzgórza.
2. W zależności od tego, czy nasz organizm potrzebuje ogrzewania, czy chłodzenia, aktywowany jest ośrodek produkcji ciepła lub ośrodek wymiany ciepła.

Kiedy impulsy są przekazywane z receptorów zimna, ośrodek produkcji ciepła zaczyna funkcjonować. Znajduje się w tylnej części podwzgórza. Z jąder impulsy przechodzą przez współczulny układ nerwowy, zwiększając tempo procesów metabolicznych, zwężając naczynia krwionośne i aktywując mięśnie szkieletowe.

Jeśli ciało zacznie się przegrzewać, ośrodek wymiany ciepła zaczyna aktywnie działać. Jest w jądrach część przednia podwzgórze. Powstające tam impulsy są antagonistami mechanizmu wytwarzania ciepła. Pod ich wpływem naczynia krwionośne człowieka rozszerzają się, wzrasta pocenie się, a ciało wychładza się.

Inne części centralnego układu nierówności również biorą udział w termoregulacji człowieka, a mianowicie kora mózgowa półkule mózgowe mózg, układ limbiczny i tworzenie siatkowe.

Główną funkcją centrum temperatury w mózgu jest utrzymanie stałego reżimu temperaturowego. Określa się ją na podstawie całkowitej wartości temperatury ciała, w której oba mechanizmy (wytwarzanie i przenoszenie ciepła) są najmniej aktywne.

Organy wydzielina wewnętrzna odgrywają również ważną rolę w termoregulacji organizmu człowieka. Na niska temperatura tarczyca zwiększa produkcję hormonów przyspieszających procesy metaboliczne. Nadnercza mają zdolność kontrolowania utraty ciepła poprzez hormony regulujące procesy utleniania.

Zaburzenia termoregulacji organizmu: przyczyny, objawy i leczenie

Zaburzenia termoregulacji to nagłe zmiany temperatury ciała lub odchylenia od normy wynoszącej 36,6 stopnia Celsjusza.

Wahania temperatury mogą być spowodowane: czynniki zewnętrzne i wewnętrzne, na przykład choroby.

Eksperci rozróżniają następujące naruszenia termoregulacja:

• dreszcze;
• dreszcze z hiperkinezą (mimowolne skurcze mięśni);
• hipotermia (hipotermia). Dedykowany do hipotermii;
• hipertermia (przegrzanie organizmu).

Przyczyn zaburzeń termoregulacji jest wiele, a najczęstsze z nich wymieniono poniżej:

• Nabyta lub wrodzona wada podwzgórza (jeśli jest to problem, zmianom temperatury mogą towarzyszyć nieprawidłowe działanie przewód pokarmowy, narządy oddechowe, układ sercowo-naczyniowy).
• Zmiany klimatyczne (jako czynnik zewnętrzny).
• Nadużywanie alkoholu.
• Konsekwencja procesu starzenia.
• Zaburzenia psychiczne.
• Dystonia wegetatywno-naczyniowa (na naszej stronie można przeczytać o zmianach temperatury podczas VSD).

W zależności od przyczyny, zmianom temperatury mogą towarzyszyć zmiany temperatury różne objawy z których najczęstsze to gorączka, ból głowy, utrata przytomności, nieprawidłowe działanie układ trawienny, przyspieszony oddech.

W przypadku zaburzeń regulacji temperatury ciała należy zgłosić się do neurologa. Podstawowe zasady leczenia tego problemu to:

• przyjmowanie leków, które wpływają stan emocjonalny pacjent (jeśli przyczyną są zaburzenia psychiczne);
• przyjmowanie leków wpływających na czynność ośrodkowego układu nerwowego;
• przyjmowanie leków sprzyjających zwiększonemu przenoszeniu ciepła w naczyniach krwionośnych skóry;
• terapia ogólna, która obejmuje: aktywność fizyczną, hartowanie, zdrowe odżywianie, branie witamin.

Termoregulacja to mechanizm umożliwiający organizmom żywym utrzymanie stałej temperatury środowisko wewnętrzne. Od temperatury zależy większość procesów zachodzących w organizmie człowieka: metabolizm, synteza białek i hormonów, trawienie.Ponadto przegrzanie lub hipotermia mogą prowadzić do poważna choroba a nawet śmierć.

Zakres temperatury

Dla normalne życie termoregulacja jest niezwykle ważna u człowieka. u zdrowych osób waha się w wąskim przedziale od 36,0 do 37,0 stopni Celsjusza. Gwałtowny spadek lub wzrost tych wartości zwykle prowadzi do śmierci.

W upale osoba intensywnie się poci. Utrata płynów w ten sposób prowadzi do odwodnienia, czasami dość poważnego. Razem z potem, witaminami i minerały. Z powodu odwodnienia krew staje się gęstsza, a metabolizm zostaje zakłócony. Normalna utrata wody podczas pocenia się wynosi do trzech procent całkowitej masy ciała. Jeśli wartość ta przekracza sześcioprocentową barierę, funkcje poznawcze ucierpią. Dwadzieścia procent wystarczy na śmierć. Ponadto istnieje inne niebezpieczeństwo. Podczas długotrwałej ekspozycji na słońce organizm gromadzi więcej ciepła niż oddaje do otoczenia i zgodnie z prawem równowagi termodynamicznej organizm ludzki stopniowo nagrzewa się do temperatury powietrza, czyli do 39-41 stopni Celsjusza. Grozi to udarem cieplnym i utratą przytomności. Układ sercowo-naczyniowy działa również na zużycie: puls przyspiesza, wzrasta ciśnienie, krew z trudem przepływa przez naczynia.

Hipotermia jest nie mniej niebezpieczna dla ludzi. Na zimno naczynia krwionośne organizmu zwężają się, co powoduje niedokrwienie tkanek. A jeśli wpływ niska temperatura długotrwałe, możliwa jest śmierć obszarów skóry lub mięśni. Wpływają także na metabolizm, który zachodzi kilkukrotnie szybciej, gdyż organizm potrzebuje energii na ogrzanie.

Rdzeń i osłona

Konwencjonalnie całe ciało ludzkie można podzielić na dwa poziomy: rdzeń i skorupę. Jądro (głównie narządy wewnętrzne) ma stałą temperaturę około trzydziestu siedmiu stopni. Osiąga się to poprzez równowagę pomiędzy produkcją ciepła i jego przenoszeniem. Powłoka stanowi barierę o grubości 2,5 cm pomiędzy środowiskiem a jądrem.Termoregulacja to zdolność otoczki do utrzymywania stałej temperatury rdzenia.

Skóra zdrowa osoba w różnych obszarach może nagrzewać się od 24 do 36,6 stopnia. Najzimniejszymi miejscami są opuszki palców, a najcieplejszym miejscem jest pacha. Wahania temperatury ciała w ciągu dnia sięgają jednego stopnia: najniższa temperatura występuje wcześnie rano, a najwyższa o szóstej wieczorem.

Wytwarzanie i przenoszenie ciepła

Co to jest termoregulacja i jak jest utrzymywana w organizmie człowieka? Odpowiedź na to pytanie nie jest tak łatwa, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Nasze ciało w sposób ciągły wytwarza ciepło, które w większości jest wydawane na ogrzewanie środowiska zewnętrznego. Proces ten nazywany jest przenoszeniem ciepła. Jest regulowany przez układ nerwowy, od jego wyników zależy metabolizm, czynność serca, skurcze mięśni itp.

Zwykle produkcja ciepła jest równa przenoszeniu ciepła, to znaczy obserwuje się izotermię. Powody termoregulacji są proste – pomaga ona w utrzymaniu prawidłowej temperatury ciała i zapewnia pewną niezależność organizmu od warunków zewnętrznych. W ciągu godziny wytwarza w człowieku wystarczającą ilość ciepła, aby zagotować litr wody. A gdyby nie wymiana ciepła, to w ciągu trzech dni po urodzeniu wszyscy dosłownie ugotowalibyśmy się od środka. Dlatego niezwykle ważne są procesy, które pomogą człowiekowi pozbyć się nadmiaru ciepła.

Hartowanie

Termoregulacja i hartowanie idą w parze. Organizm przystosowuje się do działania coraz niższych lub wyższych temperatur, tworzą się nowe mechanizmy konserwujące stała temperatura jądra.

W domu znanych jest kilka najpopularniejszych metod hartowania. Na przykład wycieranie zimną wodą. Za pierwszym razem woda powinna mieć 30 stopni, potem 28, 26 i tak dalej, aż osiągnie 15 stopni Celsjusza. Kiedy organizm przyzwyczai się do zimna, możesz przejść od masowania do obmywania lub brania prysznica. Skuteczne okazały się także kąpiele powietrzne i słoneczne. Początkowo czas trwania sesji nie powinien przekraczać 15 minut, jednak z czasem można zwiększyć ten czas do 60. Warto jednak pamiętać, że długotrwałe przebywanie na słońcu może prowadzić do problemów skórnych i nowotworów.

Termoreceptory

Skóra odgrywa kluczową rolę w termoregulacji organizmu. Jak najbardziej duży organ organizm człowieka, pełni wiele funkcji, m.in. zawiera termoreceptory (zimna i ciepła). Wiadomo, że mrozów jest około dziesięć razy więcej, więc jesteśmy na nie znacznie bardziej wrażliwi niskie temperatury. Największa kumulacja receptory znajdują się na twarzy, szyi, a co najmniej - w opuszkach palców. Jednak ich wrażliwość jest odwrotnie proporcjonalna do ilości. Pomimo tego, że receptorów termicznych jest więcej, są one prawie dwukrotnie bardziej wrażliwe niż zimne.

Rodzaje termoregulacji

Termoregulacja to cały konglomerat procesów mających na celu utrzymanie stałej temperatury ciała poprzez wymianę ciepła. Mechanizm działania tego układu można opisać wykorzystując zasadę „sprzężenia zwrotnego”. Oznacza to, że najpierw zmienia się temperatura otoczenia, receptory skóry reagują na to i przekazują sygnał do mózgu. A stamtąd pochodzi regulacja produkcji ciepła i jego uwalniania.

Wszystkie procesy termoregulacji można podzielić na dwa typy:

Fizyczny;

Chemiczny.

Z kolei termoregulację fizyczną dzielimy na parowanie, promieniowanie, przewodzenie ciepła i konwekcję. Należą do nich termogeneza kurczliwa i niekurczliwa.

Termoregulacja fizyczna

Termoregulacja fizyczna to zespół procesów zapewniających usuwanie ciepła z organizmu. Natura oferuje na to kilka sposobów:

Przewodzenie;

Konwekcja;

Promieniowanie;

Odparowanie.

Ponadto organizm może regulować intensywność krążenia krwi i stopień rozszerzenia naczyń krwionośnych w skórze, co również wpływa na utratę ciepła. Innym mechanizmem utraty ciepła jest pocenie się. Jest najbardziej skuteczny w gorącym klimacie lub sztucznym podwyższeniu temperatury otoczenia.

W spoczynku, w komfortowej temperaturze 20 stopni Celsjusza, człowiek traci około sześćdziesięciu procent ciepła przez promieniowanie, tylko dwadzieścia odparowuje, a reszta powstaje w wyniku przewodzenia i konwekcji. W ciągu zaledwie godziny tracimy około stu kilokalorii, czyli czterystu dziewiętnastu dżuli.

Parowanie i promieniowanie

Parowanie to uwalnianie energii do otaczającej przestrzeni w wyniku utraty wilgoci przez skórę lub błony śluzowe. W przeciwnym razie proces ten nazywa się poceniem. Będąc w komfortowej temperaturze (około dwudziestu stopni Celsjusza), człowiek traci około 36 gramów płynów na godzinę. Gdy temperatura wzrasta lub następuje intensywna praca, liczba ta czasami wzrasta do dwóch litrów na godzinę.

Konwekcja to dynamiczna metoda utraty ciepła, która odbywa się poprzez poruszanie się cząstek wody lub powietrza, np. takie przepływy tworzą wiatr lub wentylator. Mówiąc najprościej, ciało wydzielając ciepło, podgrzewa powietrze przy skórze. Staje się lżejszy od zimnego i unosi się wyżej, a na jego miejsce pojawia się nowa porcja. Kiedy znajdziemy się na wietrze lub poruszamy się szybko, powietrze wokół nas również porusza się szybciej, dlatego ciepło nie utrzymuje się długo przy skórze.

Termoregulacja chemiczna

Termoregulacja i metabolizm to pojęcia ściśle ze sobą powiązane. Metoda chemiczna opiera się właśnie na zmianach intensywności procesu utleniania i wibracji mięśni. Energię do ogrzania organizmu uzyskuje się poprzez hydrolizę ATP (trifosforanu adenozyny). Konieczne jest przekształcenie złożonych związków w prostsze. Ciepło uwalniane w tym przypadku jest rozpraszane w otaczającej przestrzeni. Jest to termogeneza niekurczliwa.

W zależności od temperatury otoczenia metabolizm może przyspieszyć lub spowolnić, aby utrzymać stały rdzeń. Człowiek czuje się najlepiej w temperaturze 18-20 stopni Celsjusza. Ale to dotyczy powietrza. Woda mocniej przewodzi ciepło, dlatego temperatura powinna być wyższa. Mięśnie wytwarzają najwięcej ciepła podczas tlenowej glikolizy. Dlatego też, gdy jest nam zimno, ciało zaczyna drżeć, aby zwiększyć produkcję ciepła. Stan ten nazywany jest termogenezą kurczliwą.

Kontrola termoregulacji

Termoregulacja mózgu przebiega w taki sam sposób, jak reszty ciała, z tą różnicą, że to właśnie tam znajduje się ośrodek kontrolujący cały proces. Podwzgórze zawiera ośrodek termoregulacji, który koordynuje tempo procesów metabolicznych, skurcze mięśni i napięcie naczyń skóry.

Wrażliwy komórki nerwowe Ta część mózgu potrafi rozróżnić wahania rzędu setnych i tysięcznych stopnia. Analizują napływające informacje i na zasadzie sprzężenia zwrotnego regulują temperaturę wewnętrzną, dostosowując ją do warunków zewnętrznych.

Podwzgórzu podporządkowane są tarczyca i nadnercza. Pierwszy wpływa na tempo przemiany materii, drugi na napięcie naczyniowe i procesy oksydacyjne w mięśniach. Za pomocą neuroprzekaźników koryguje stan organizmu w zależności od okoliczności.

Dla normalny kurs procesów fizjologicznych zachodzących w organizmie człowieka, konieczne jest całkowite odprowadzenie ciepła wytworzonego przez organizm do otoczenia, gdyż funkcjonowanie organizmu wymaga przepływu czynników chemicznych i procesy biochemiczne wystarczająco rygorystyczne limity temperatur (36,5 – 37,0 o C).

Warunki zakłócające równowagę cieplną powodują, że organizm odpowiedzi, przyczyniając się do jego odbudowy dzięki zdolnościom adaptacyjnym i kompensacyjnym organizmu.

Nazywa się procesy regulacji wytwarzania ciepła w celu utrzymania stałej temperatury ciała człowieka w granicach 36 – 37°C termoregulacja.

Termoregulacja ─ proces fizjologiczny pod kontrolą centralnego układu nerwowego.

Procesy regulacji ciepła przebiegają głównie na trzy sposoby: biochemiczny; na skutek zmian w intensywności krążenia krwi i intensywności pocenia się.

Termoregulacja metodami biochemicznymi polega na zmianie intensywności metabolizmu (procesów oksydacyjnych) w przypadku przegrzania lub ochłodzenia organizmu.

Termoregulacja poprzez zmianę intensywności krążenia krwi polega na zdolności organizmu do regulowania przepływu krwi (chłodziwa) z narządów wewnętrznych na powierzchnię ciała, na skutek zwężenia lub rozszerzenia naczyń krwionośnych w zależności od temperatury otoczenia. Dopływ krwi w wysokich temperaturach może być 20 do 30 razy większy niż w niskich temperaturach. W palcach dopływ krwi może zmienić się 600 razy.

Termoregulacja poprzez zmianę intensywności wydzielania pot następuje poprzez zmianę procesu przekazywania ciepła oraz w wyniku odparowania wydzielonego potu.

Termoregulacja organizmu odbywa się wszelkimi sposobami jednocześnie, co eliminuje hipotermię i przegrzanie organizmu, gdyż zapewnia równowagę pomiędzy ilością ciepła wytwarzanego w sposób ciągły w organizmie (termoregulacja chemiczna) a nadmiarem ciepła w sposób ciągły oddawanym do otoczenia (termoregulacja fizyczna). termoregulacja), czyli zachowana jest równowaga cieplna organizmu.

Termoregulacja ( Q) można sobie wyobrazić w następujący sposób:

Q = M ± R ± C – E(1)

Utrzymanie stałej temperatury ciała zależy od produkcji ciepła przez organizm M, to znaczy zachodzące w ich wyniku procesy metaboliczne w komórkach (trawienie pokarmu, spalanie zapasów cukru i tłuszczu). aktywność fizyczna(wykonywanie pracy, której wydatek energetyczny określa kategorię pracy, mimowolne drżenie mięśni).

Przenikanie ciepła lub zysk ciepła R w wyniku promieniowania podczerwonego z ciała do otaczającej przestrzeni lub napromieniowania powierzchni ciała ludzkiego z tej przestrzeni strumieniem podczerwieni;

przenoszenie ciepła lub zysk ciepła C poprzez konwekcję, czyli poprzez ogrzewanie lub chłodzenie ciała powietrzem omytym powierzchnią ciała;

przenikanie ciepła E, spowodowane odparowaniem wilgoci z powierzchni skóry, błon śluzowych górnych dróg oddechowych i płuc.

Zmiany parametrów mikroklimatu powodują zmianę procentu wartości decydujących o bilansie cieplnym organizmu człowieka.

W normalne warunki przy słabym ruchu powietrza osoba w spoczynku traci około 45% całej energii cieplnej wytwarzanej przez organizm w wyniku promieniowania cieplnego; konwekcja do 30% i parowanie do 25%.

Jednocześnie: ponad 80% ciepła oddawane jest przez skórę, około 1-3% przez narządy oddechowe, około 7% ciepła wydawane jest na podgrzewanie pożywienia, wody i wdychanego powietrza.

Wraz ze wzrostem temperatury powietrza zewnętrznego i niezmienioną wilgotnością względną parowanie skóry wzrasta w wyniku pocenia się z powierzchni ciała człowieka. Pocenie się odgrywa ważną rolę w zapewnieniu komfortu człowieka. Zatem w normalnych warunkach atmosferycznych organizm wydziela od 0,4 do 0,6 litra potu dziennie, a w ciągu 1 godziny pocenia się zużywa 0,6 kcal. Podczas pracy w warunkach wysokiej temperatury i wilgotności oddawanie ciepła od ciała jest utrudnione.