Теплообразование и теплоотдача

Тепловой баланс и температура тела

Протекание основных ферментативных реакций, процессов жизнедеятельности ограничена пределами температуры внутренней среды. Для человека повышение температуры тела до $43^\circ \ C$ и снижение ниже $25^\circ \ C$, как правило, смертельно. Нервные клетки являются самыми чувствительными к изменениям температуры.

Температура тела зависит от следующих факторов:

1. Теплообразование, или теплопродукция – интенсивность образования тепла.
2. Теплоотдача – величина потерь тепла.

Основное условие сохранения постоянной температуры тела – устойчивый баланс теплообразования и теплоотдачи.

Организм человека получает или отдает тепло в результате

• излучения;
• теплопроведения;
• конвекции.

Тепло является побочным продуктом биохимических реакций организма. Вся энергия, высвобождающаяся при окислении питательных веществ превращается в тепло.

Теплообразование в организме тем больше, чем интенсивнее протекают процессы метаболизма. Конденсация на тепловой баланс практически не влияет.

Химическая терморегуляция

Общее теплообразование состоит из

• первичной теплоты, которая образуется вследствие постоянно протекающих биохимических реакций в тканях;
• вторичной теплоты, выделяющейся при использовании энергии макроэргических соединений на осуществление определенной работы.

В различных тканях и органах интенсивность метаболизма неодинакова. Больше всего тепла образуется в мышечных волокнах при их сокращении и напряжении.

Сократительный термогенез – это образование тепла мышцах при сильном напряжении и сокращении, является основным механизмом получения дополнительного тепла у взрослого человека.

У новорожденных механизм ускоренного теплообразования наблюдается за счет повышения скорости окисления жирных кислот бурого жира, находящегося вдоль крупных сосудов грудной и брюшной полостей, в межлопаточной и затылочной областях.

Несократительный термогенез – процесс образования тепла в буром жире. Полипептид, находящийся в митохондриях жировых клеток, разобщает протекающие в них процессы окисления и образования АТФ. В детском организме бурого жира больше, чем во взрослом.

Физическая терморегуляция

Повышение температуры внешней среды ведет к увеличению теплоотдачи, понижение - к ее уменьшению.

Во внешнюю среду организм человека отдает тепло разными способами:

1. Излучение. Испускание электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Количество тепла, отдаваемое организмом, пропорционально площади поверхности частей тела, контактирующих с воздухом. Организм взрослого человека при температуре внешней среды $20^\circ \ C$ и относительной влажности воздуха $40-60\%$ рассеивает $40-50\%$ отдаваемого тепла. При повышении температуры кожи излучение возрастает. Если температура окружающей среды и температура поверхности кожи выравниваются, то отдача тепла излучением останавливается.
2. Кондукция, или теплопроведение – это отдача тепла в результате непосредственного контакта тела с другими физическими объектами. При этом, отдаваемое во внешнюю среду количество тепла пропорционально площади соприкасающихся поверхностей, разнице средних температур контактирующих тел, теплопроводности, времени контакта. Низкой теплопроводностью обладают жировая ткань, сухой воздух, поэтому они являются теплоизоляторами. Нахождение в среде с высокой влажностью и при низкой температуре сопровождается увеличением теплопотерь организма.
3. Конвекция – это отдача тепла, реализуемая путем транспорта тепла движущимися частицами воды или воздуха. Конвекционный теплообмен связан с обменом молекулами. При свободной конвекции тело окружает неподвижный воздух, а теплый воздух, отходящий от тела, переносит как энергию, так и молекулы. При принудительной конвекции теплообмен зависит от скорости движения окружающего тело воздуха, скорости переноса молекул и энергии. При температуре внешней среды $20^\circ \ C$ и относительной влажности воздуха $40-60\%$ в результате конвекции и теплопроведения организм рассеивает около $25-30\%$ тепла.
4. Испарение – это отдача тепла во внешнюю среду в результате испарения влаги или пота с поверхности слизистых дыхательных путей и кожи. Организм человека при температуре $20^\circ \ C$ отдает около $20\%$ рассеиваемого тепла.