שיטות לווסת חום של גוף האדם. ויסות חום של גוף האדם מאפשר לך לשמור על טמפרטורת גוף קבועה ויסות חום והדגמה של כוחו

גוף האדם יכול להישאר בר קיימא בטווח קטן למדי של טמפרטורות פנימיות - מ +25 עד +43 מעלות. היכולת לשמור אותם בגבולות מוגדרים גם עם שינויים משמעותיים בתנאים חיצוניים נקראת thermoregulation. הנורמה הפיזיולוגית היא בטווח שבין 36.2 ל-37 מעלות, חריגות ממנה נחשבות להפרה. כדי לגלות את הסיבות לפתולוגיות כאלה, יש צורך לדעת כיצד מתבצעת ויסות חום בגוף, אילו גורמים משפיעים על תנודות בטמפרטורות פנימיות, ולגלות שיטות לתיקון שלהן.

כיצד מתבצעת ויסות חום בגוף האדם?

1. ויסות חום כימי- תהליך הפקת חום.הוא מיוצר על ידי כל האיברים בגוף, במיוחד כאשר הדם עובר דרכם. רוב האנרגיה מופקת בכבד ובשרירים המפוספסים.
2. ויסות חום פיזי- תהליך העברת חום.זה מתבצע באמצעות חילופי חום ישירים ביחס לאוויר או חפצים קרים, קרינת אינפרא אדומה, כמו גם אידוי של זיעה מפני השטח של העור והנשימה.

כיצד נשמרת ויסות חום בגוף האדם?

שליטה בטמפרטורה הפנימית מתרחשת עקב רגישותם של קולטני תרמו מיוחדים. רובם ממוקמים בעור, בדרכי הנשימה העליונות ובריריות של חלל הפה.

כאשר התנאים החיצוניים חורגים מהנורמה, תרמורצפטורים מייצרים דחפים עצביים הנכנסים לחוט השדרה, ואז התלמוס החזותי, ההיפותלמוס, בלוטת יותרת המוח ומגיעים לקליפת המוח. כתוצאה מכך, מופיעה תחושה פיזית של קור או חום, ומרכז ויסות החום ממריץ את תהליכי הפקה או שחרור חום.

ראוי לציין כי חלק מההורמונים לוקחים חלק גם במנגנון המתואר, בפרט ביצירת אנרגיה. תירוקסין מגביר את חילוף החומרים, מה שמגביר את ייצור החום. פועל באופן דומה על ידי שיפור תהליכי חמצון. בנוסף, הוא עוזר לכיווץ כלי דם בעור, מה שמונע איבוד חום.

גורמים לפגיעה בוויסות החום של הגוף

שינויים קלים ביחס ייצור האנרגיה התרמית והעברתה לסביבה החיצונית מתרחשים במהלך פעילות גופנית. במקרה זה, זו אינה פתולוגיה, שכן תהליכי ויסות חום משוחזרים במהירות במנוחה, בזמן מנוחה.

רוב ההפרעות הנחשבות הן מחלות מערכתיות המלוות בתהליכים דלקתיים. עם זאת, במצבים כאלה, זה לא נכון לקרוא אפילו עלייה חזקה בטמפרטורת הגוף פתולוגית, שכן חום וחום מתרחשים בגוף כדי לדכא את התפשטות תאים פתוגניים (וירוסים או חיידקים). למעשה, מנגנון זה הוא תגובה הגנה נורמלית של מערכת החיסון.

הפרות אמיתיות של ויסות חום מלוות נזק לאיברים האחראים על יישומו, ההיפותלמוס, בלוטת יותרת המוח, חוט השדרה והמוח. זה מתרחש במהלך מכאני פציעות, שטפי דם, היווצרות גידולים. מחלות של המערכות האנדוקריניות והקרדיווסקולריות, הפרעות הורמונליות, גופניות או התחממות יתר יכולות לשפר עוד יותר את הפתולוגיה.

טיפול בהפרעות של ויסות חום תקין בגוף האדם

ניתן לשחזר את התפקוד הנכון של מנגנוני ייצור החום ולשחרר רק לאחר זיהוי הסיבות לשינויים שלהם. כדי לבצע אבחנה, אתה צריך לבקר נוירולוג, לעבור סדרה של בדיקות מעבדה ולבצע מחקרים אינסטרומנטליים שנקבעו.

הפרמטרים העיקריים המבטיחים את תהליך חילופי החום בין אדם לסביבה, כפי שמוצג לעיל, הם אינדיקטורים של מיקרו אקלים. בתנאים טבעיים על פני כדור הארץ (גובה פני הים), הם משתנים בגבולות משמעותיים. לפיכך, טמפרטורת הסביבה משתנה בין -88 ל + 60 מעלות צלזיוס; ניידות אוויר - מ-0 עד 60 מ' לשנייה; לחות יחסית - מ 10 עד 100% ולחץ אטמוספרי - מ 680 עד 810 מ"מ כספית. אָמָנוּת.

יחד עם שינויים בפרמטרים של מיקרו אקלים, גם הרווחה התרמית של האדם משתנה. תנאים המשבשים את האיזון התרמי גורמים לתגובות בגוף התורמות לשיקומו. התהליכים של ויסות שחרור חום כדי לשמור על טמפרטורת גוף אנושית קבועה נקראים ויסות חום. זה מאפשר לך לשמור על טמפרטורת הגוף שלך קבועה. ויסות חום מתבצע בעיקר בשלוש דרכים: ביוכימית; על ידי שינוי עוצמת זרימת הדם ועוצמת ההזעה.

ויסות חום באמצעים ביוכימיים, הנקרא ויסות חום כימי, מורכב משינוי ייצור החום בגוף על ידי ויסות קצב תגובות החמצון. שינוי עוצמת זרימת הדם והזעה משנה את שחרור החום לסביבה ולכן נקראת תרמו ויסות פיזי.

ויסות חום של הגוף מתבצע בו זמנית בכל האמצעים. לפיכך, כאשר טמפרטורת האוויר יורדת, עלייה בהעברת החום עקב עלייה בהפרש הטמפרטורות נמנעת על ידי תהליכים כגון ירידה בלחות העור, ולכן ירידה בהעברת החום באמצעות אידוי, ירידה בטמפרטורה של עור עקב ירידה בעוצמת הובלת הדם מאיברים פנימיים, ובמקביל ירידה בהפרשי הטמפרטורות הוכח בניסוי כי חילוף חומרים אופטימלי בגוף, ובהתאם, ביצועי פעילות מקסימליים מתרחשים אם מרכיבי תהליך העברת החום נמצאים בגבולות הבאים:

ש ל? 30%; ש פ? 50%; Q tm? 20%.

איזון זה מאפיין את היעדר מתח במערכת ויסות החום.

לפרמטרים של מיקרו אקלים יש השפעה ישירה על הרווחה התרמית והביצועים של האדם. נקבע כי בטמפרטורות אוויר מעל 25 מעלות צלזיוס, הביצועים של אדם מתחילים לרדת. הטמפרטורה המקסימלית של אוויר בשאיפה שבה אדם מסוגל לנשום מספר דקות ללא ציוד מגן מיוחד היא כ-11 מעלות צלזיוס.

הסבילות של אדם לטמפרטורה, כמו גם תחושת החום שלו, תלויה במידה רבה בלחות ובמהירות של האוויר שמסביב. ככל שהלחות היחסית גבוהה יותר, כך פחות זיעה מתנדפת ליחידת זמן והגוף מתחמם מהר יותר. לחות גבוהה ב-t* gt משפיעה לרעה במיוחד על הרווחה התרמית של האדם; 30 מעלות צלזיוס, מכיוון שכמעט כל החום הנוצר משתחרר לסביבה באמצעות אידוי הזיעה. כאשר הלחות עולה, הזיעה אינה מתנדפת, אלא זורמת למטה בטיפות מפני השטח של העור. מתרחשת זרימת זיעה כביכול, מתישה את הגוף ואינה מספקת את העברת החום הדרושה. יחד עם זיעה, הגוף מאבד כמות משמעותית של מלחים מינרלים, יסודות קורט וויטמינים מסיסים במים (C, B1, B2). בתנאים לא נוחים איבוד נוזלים יכול להגיע ל-8...10 ליטר למשמרת ואיתו עד 40 גר' מלח שולחן (בסך הכל יש כ-140 גר' NaCl בגוף). אובדן של יותר מ-30 גרם של NaCl מסוכן ביותר לגוף האדם, מכיוון שהם מובילים לפגיעה בהפרשת הקיבה, התכווצויות שרירים והתכווצויות. פיצוי על אובדן מים בגוף האדם בטמפרטורות גבוהות מתרחש עקב פירוק פחמימות, שומנים וחלבונים.

כדי להחזיר את מאזן המים-מלח של העובדים בחנויות חמות, מותקנות נקודות חידוש במי שתייה מוגזים מומלחים (כ-0.5% NaCl) בשיעור של 4...5 ליטר לאדם למשמרת. מספר מפעלים משתמשים במשקה חלבון-ויטמין למטרות אלו. באקלים חם, מומלץ לשתות מי שתייה צוננים או תה.

חשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות, במיוחד בשילוב עם לחות גבוהה, עלולה להוביל להצטברות משמעותית של חום בגוף ולהתפתחות של התחממות יתר של הגוף מעל הרמה המותרת - היפרתרמיה - מצב בו טמפרטורת הגוף עולה ל-38. ..39 מעלות צלזיוס. עם היפרתרמיה וכתוצאה מכך, נצפים מכת חום, כאבי ראש, סחרחורת, חולשה כללית, עיוות של תפיסת הצבע, יובש בפה, בחילות, הקאות, הזעה מרובה, דופק מוגבר ונשימה. במקרה זה, חיוורון, ציאנוזה נצפים, האישונים מורחבים, לפעמים מתרחשים עוויתות ואובדן הכרה.

בחנויות חמות של מפעלים תעשייתיים, רוב התהליכים הטכנולוגיים מתרחשים בטמפרטורות גבוהות משמעותית מטמפרטורת האוויר בסביבה. משטחים מחוממים פולטים זרמים של אנרגיה קורנת לחלל, מה שעלול להוביל לתוצאות שליליות. לקרני אינפרא אדום השפעה תרמית בעיקרה על גוף האדם, מה שמשבש את פעילות מערכת הלב וכלי הדם והעצבים. הקרניים עלולות לגרום לכוויות בעור ובעיניים. הנזק הנפוץ והחמור ביותר בעיניים הנגרם מחשיפה לקרני אינפרא אדום הוא קטרקט.

תהליכי ייצור המתבצעים בטמפרטורות נמוכות, ניידות אוויר ולחות גבוהה עלולים לגרום לקירור ואף להיפותרמיה של הגוף – היפותרמיה. בתקופה הראשונית של חשיפה לקור בינוני נצפית ירידה בקצב הנשימה ועלייה בנפח השאיפה. בחשיפה ממושכת לקור, הנשימה הופכת לא סדירה, תדירות ונפח השאיפה עולים. הופעת רעידות שרירים, שבהן לא מתבצעת עבודה חיצונית וכל האנרגיה מומרת לחום, יכולה לעכב את הירידה בטמפרטורת האיברים הפנימיים למשך זמן מה. התוצאה של טמפרטורות נמוכות היא פציעות קור.

בתהליכי הומאוסטזיס בכל בעלי החיים ובני האדם בעלי הדם החם, יש חשיבות רבה לויסות החום - היכולת לשמור על טמפרטורת הגוף ברמה קבועה, ללא קשר לתנודות בטמפרטורת הסביבה ( איזותרמיה ). בניגוד לבעלי חיים, שטמפרטורת גופם תלויה ישירות בטמפרטורת הסביבה (דו-חיים, זוחלים, דגים), רמת טמפרטורת הגוף של אורגניזמים בעלי דם חם מאפשרת להם לשמור על פעילותם בתנאי חיים שונים, ובכך להגביר את יכולות ההסתגלות שלהם.

הקביעות של טמפרטורת הגוף נובעת מתהליכי יצירת חום והעברת חום. תהליכים אלה מוסדרים על ידי פעולות רפלקס מורכבות המתרחשות בתגובה לגירוי הטמפרטורה של קולטני העור, העור וכלי הדם התת עוריים, כמו גם מערכת העצבים המרכזית. תרמורצפטורים התופסים קור או חום ממוקמים בחלק הקדמי של ההיפותלמוס, בהיווצרות הרשתית של המוח האמצעי, כמו גם בחוט השדרה (ראה. מערכת העצבים). ההיפותלמוס מכיל את המרכזים העיקריים של ויסות חום, אשר מתאמים תהליכים מורכבים המבטיחים איזותרמיה. המרכזים של כמה רפלקסים תרמוגולטוריים ממוקמים בקליפת המוח ובלוטות האנדוקריניות (בעיקר בלוטת התריס ובלוטות יותרת הכליה) לוקחים חלק מסוים בתהליכי וויסות החום. בעת הקירור, בלוטת התריס מפרישה באופן פעיל יותר הורמון המפעיל את חילוף החומרים וכתוצאה מכך מגביר את ייצור החום. בלוטות יותרת הכליה מגבירות את הפרשת האדרנלין, המכווץ את כלי העור, מפחית את העברת החום ומגביר את יצירת החום על ידי הגברת תהליכי החמצון ברקמות.

מאחר שלאיברים שונים יש פעילויות מטבוליות שונות, הטמפרטורות שלהם עשויות להשתנות. הכבד הוא בעל הטמפרטורה הגבוהה ביותר (37.8-38 מעלות צלזיוס), שכן הוא ממוקם עמוק בתוך הגוף ויש לו את הרמה הגבוהה ביותר של תהליכים מטבוליים. טמפרטורת העור תלויה יותר בטמפרטורת הסביבה, ובשל העברת חום גבוהה היא הנמוכה ביותר (30-34 מעלות צלזיוס), בעוד שהיא יכולה להשתנות משמעותית: הגבוהה ביותר בפלג הגוף העליון והראש, הנמוכה ביותר בגפיים.

לטמפרטורת הגוף יש דפוס צירקדי (צירקדי) והוא נע בין 0.5-0.7 מעלות צלזיוס: המקסימום נצפה במהלך עבודת שרירים ובשעה 16-18 בערב, המינימום הוא במנוחה ובשעה 3-4 בבוקר. טמפרטורת הגוף נמדדת בבית השחי (36.5-36.9 מעלות צלזיוס אצל תינוקות, לרוב בפי הטבעת, שם היא גבוהה יותר ומגיעה ל-37.2-37.5 מעלות צלזיוס).

הקביעות של טמפרטורת הגוף של האדם נשמרת רק כאשר תהליכי יצירת החום והעברת החום מהגוף מאוזנים (איור 1.25). זה מושג באמצעות מנגנונים פיזיקליים וכימיים של ויסות חום.

ויסות חום כימי מתרחשת באמצעות הפעלת תהליכים מטבוליים ברקמות הגוף, מה שמוביל ליצירת חום מוגבר. בבני אדם, יצירת חום מוגברת נצפה כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת מתחת לאופטימלי (מה שנקרא אזור הנוחות התרמי). עם בגדים, טמפרטורת הנוחות היא 18-20 מעלות צלזיוס, בלעדיה - 28 מעלות צלזיוס. יצירת החום האינטנסיבית ביותר נצפה בשרירים, בכבד ובכליות.

ויסות חום פיזי מתרחשת באמצעות ירידה או עלייה בהעברת החום עקב שינויים בקרינת החום (העברת חום קרינה), הסעה (ערבוב אוויר המחומם על ידי הגוף) ואידוי מים מפני השטח של העור והריאות. במנוחה בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס בבני אדם, קרינה מהווה 66%, אידוי - 19%, הסעה - 15% מכלל איבוד החום בגוף. שכבה של רקמת שומן תת עורית מונעת העברת חום, שכן רקמת השומן שלה בעלת מוליכות תרמית נמוכה, וביגוד, היוצר שכבת אוויר דומם מסביב לגוף.

אוֹרֶז. 1.25.

העברת חום באמצעות קרינה והסעה אפשרית רק בטמפרטורות סביבה עד 35 מעלות צלזיוס בטמפרטורות אוויר גבוהות יותר, טמפרטורת הגוף נשמרת רק על ידי אידוי זיעה; העברת חום באמצעות אידוי ובמהלך פעילות שרירים אינטנסיבית הופכת להיות המובילה. היעילות של סוג זה של העברת חום תלויה בלחות האוויר וביכולת הנשימה של הבגדים. הנשימה מעורבת גם בשמירה על טמפרטורת הגוף: במהלך הנשיפה, הריאות משחררות מים בצורה של אדי מים סוג זה של העברת חום מווסת על ידי שינוי תדירות הנשימה.

מנגנון חשוב של ויסות חום הוא חלוקה מחדש של הדם בכלי הדם ונפח הדם במחזור הדם. בטמפרטורות נמוכות, העורקים של העור צרים, יותר דם נכנס לכלי חלל הבטן, וכתוצאה מכך העברת החום מוגבלת, והאיברים הפנימיים מתחממים בנוסף. עם קירור חזק עוד יותר נפתחים הכלים המאפשרים את יציאת הדם מהעורקים לוורידים (אנסטומוזות עורקיות ורידיות), וזרימת הדם לנימים פוחתת עוד יותר. עם עליית טמפרטורת הגוף, מתרחבים כלי העור, נפח הדם הזורם דרך כלי העור גדל, מה שמוביל לקירור הדם בכלי העור עקב העברת חום מפני השטח של הגוף (איור 1.26).

אוֹרֶז. 1.26. מנגנון העברת חום בקור (A) ובחום(ב)

אמצעים נוספים לוויסות חום יכולים לכלול שינויים בתנוחת הגוף, עור אווז וצמרמורת. לכן, כאשר לאדם קר, הוא מתכרבל לכדור, ומפחית את משטח העברת החום. "עור אווז" - תגובה בסיסית שנשמרה בבני אדם בתהליך האבולוציה מאבות בעלי חיים מכוסים בשיער - מאפשרת להעלות את השיער, ובכך להגדיל את שכבת האוויר הדומם המחמם סביב הגוף ולסגור את צינורות ההפרשה של בלוטות הזיעה , הפחתת אידוי המים מפני השטח של הגוף. צמרמורות המתרחשות בזמן היפותרמיה מובילות להיווצרות חום נוסף כתוצאה מעבודת שרירים (רעד עדין), המשמש לחימום הגוף.

שינויים ב-thermregulation במהלך האנטוגנזה. במהלך האנטוגנזה, היכולת לשמור על טמפרטורת גוף קבועה מתפתחת בהדרגה. תינוק שזה עתה נולד מאופיין בוויסות חום לא יציב: הוא חווה בקלות קירור או התחממות יתר של הגוף כאשר טמפרטורת הסביבה משתנה אפילו עומס שרירים קל (בכי ממושך) יכול להוביל לעלייה בטמפרטורת הגוף; לפגים יש יכולת נמוכה מאוד לוויסות חום, ולכן הם זקוקים לתנאים מיוחדים כדי לשמור על טמפרטורת הגוף.

התגובות הרגולטוריות העיקריות של הגוף נוצרות בינקות. בחודשי החיים הראשונים, ההגנה של הגוף מפני איבוד חום מתבצעת בעיקר על ידי רקמת שומן תת עורית. מנגנון סטטי זה אינו מאפשר התאמה מספקת של העברת חום כדי להתאים למצב הנוכחי, כך שתינוקות רגישים בקלות להיפותרמיה ולהתחממות יתר. גוף הילד מותאם להפחית את העברת החום ממשטח גדול יחסית של הגוף, בעיקר בשל בידוד תרמי על ידי רקמת שומן תת עורית. בנוסף, בגיל זה, רקמת שומן חומה מתפקדת בגופו של הילד. הוא רווי במיטוכונדריה המעורבים בתהליכי אנרגיה תוך תאיים, ו"מחמם" כלים גדולים הממוקמים לאורך עמוד השדרה. תגובות ואזומוטוריות, הקובעות את הטון של כלי שיט שטחיים ומווסתות את העברת החום, נוצרות באופן פעיל במהלך שנת החיים הראשונה. מכיוון שהם עדיין לא מושלמים, היפותרמיה או התחממות יתר של הגוף מתרחשת בקלות, לכן, כאשר מטפלים בתינוקות ומגדלים אותם, יש להקפיד על המשטר התרמי. לאחר שנה, השרירים מתחילים לעסוק בייצור חום, ורקמת שומן חומה מפסיקה לתפקד בהדרגה. עם זאת, מנגנוני העברת החום עדיין לא מושלמים וטמפרטורת הנוחות נשארת גבוהה - כ-30 מעלות צלזיוס. בגיל 3 עד 7 שנים תופסים מנגנוני הויסות התרמי הכימי (מטבולי) מקום משמעותי. מגיל 6 מתחיל השיפור המהיר של תגובות כלי דם היקפיות, ועד גיל 10 מתקרבת הרגולציה הפיזית לרמה של מבוגר ביעילותה. בגיל ההתבגרות, מהירות זרימת הדם עולה, מה שמוביל לעלייה בטמפרטורת העור. בנוסף, חוסר היציבות של טונוס כלי הדם, האופיינית לגיל זה, מפחיתה את האפשרויות של ויסות תרמו פיזית ועל מנת לשמור על טמפרטורת גוף קבועה, הופך שוב צורך להגביר את ייצור החום עקב הפעלת תהליכים מטבוליים. כתוצאה מכך, במהלך ההתבגרות, האפשרויות של ויסות חום פוחתות, ומפחיתות באופן מסוים את המשאבים ההסתגלניים של הגוף. בגיל ההתבגרות, הומאוסטזיס בטמפרטורה הופך ליציב יותר ותגובות תרמו-וויסות הופכות חסכוניות יותר. בגיל מבוגר וסנילי, תהליכים מטבוליים מואטים, האפשרויות של ויסות אדפטיבי של טונוס כלי הדם והמרכיב השרירי של ויסות תרמי פיזי מופחתים, מה שמוביל לירידה בטמפרטורת הגוף, להתרחשות קלה של היפותרמיה, דלקתיות והצטננות.

ת. חיי אדם יכולים להתרחש רק בטווח צר של טמפרטורות.

לטמפרטורה השפעה משמעותית על מהלך תהליכי החיים בגוף האדם ועל פעילותו הפיזיולוגית. תהליכי החיים מוגבלים לטווח צר של טמפרטורה פנימית שבתוכו יכולות להתרחש תגובות אנזימטיות בסיסיות. עבור בני אדם, ירידה בטמפרטורת הגוף מתחת ל-25 מעלות צלזיוס ועלייה מעל 43 מעלות היא בדרך כלל קטלנית. תאי עצב רגישים במיוחד לשינויי טמפרטורה.

טמפרטורה גבוההגורם להזעה עזה, מה שמוביל להתייבשות הגוף, אובדן מלחים מינרלים וויטמינים מסיסים במים. התוצאה של תהליכים אלו היא עיבוי דם, הפרעה בחילוף החומרים של מלח, הפרשת קיבה והתפתחות של מחסור בוויטמין. הירידה המקובלת במשקל עקב אידוי היא 2-3%. עם ירידה במשקל של 6% מאידוי, הפעילות המנטלית נפגעת, ועם ירידה של 15-20% במשקל מתרחש מוות. ההשפעה השיטתית של טמפרטורה גבוהה גורמת לשינויים במערכת הלב וכלי הדם: עלייה בקצב הלב, שינויים בלחץ הדם, היחלשות היכולת התפקודית של הלב. חשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות מובילה להצטברות של חום בגוף, בעוד שטמפרטורת הגוף יכולה לעלות ל-38-41 מעלות צלזיוס ומכת חום עלולה להתרחש עם אובדן הכרה.

טמפרטורות נמוכותעלול לגרום לקירור ולהיפותרמיה של הגוף. בעת הקירור, הגוף מפחית באופן רפלקסיבי את העברת החום ומגביר את ייצור החום. ירידה בהעברת החום מתרחשת עקב עווית (התכווצות) של כלי דם ועלייה בהתנגדות התרמית של רקמות הגוף. חשיפה ממושכת לטמפרטורות נמוכות מובילה לעווית מתמשכת של כלי הדם ולהפרעה בתזונת הרקמה. העלייה בייצור החום במהלך הקירור מושגת באמצעות מאמצי תהליכים מטבוליים חמצוניים בגוף (ירידה בטמפרטורת הגוף ב-1°C מלווה בעלייה בתהליכים מטבוליים ב-10°C). חשיפה לטמפרטורות נמוכות מלווה בעלייה בלחץ הדם, נפח הנשימה וירידה בקצב הנשימה. קירור הגוף משנה את חילוף החומרים של הפחמימות. קירור גדול מלווה בירידה בטמפרטורת הגוף, עיכוב של תפקודי האיברים ומערכות הגוף.

ב. ליבה וקליפה חיצונית של הגוף.

מנקודת המבט של ויסות חום, ניתן לדמיין את גוף האדם כמורכב משני מרכיבים - חיצוניים פָּגָזופנימי גרעינים.

ליבה- זהו החלק בגוף שיש לו טמפרטורה קבועה (איברים פנימיים), וכן פָּגָז- חלק בגוף שבו יש שיפוע טמפרטורה (אלה רקמות של שכבת פני השטח של הגוף בעובי 2.5 ס"מ). דרך המעטפת יש חילופי חום בין הליבה לסביבה, כלומר שינויים במוליכות התרמית של המעטפת קובעים את קביעות הטמפרטורה של הליבה. מוליכות תרמית משתנה עקב שינויים באספקת הדם ומילוי הדם של רקמות הממברנה.

הטמפרטורה של חלקים שונים של הליבה שונה. לדוגמה, בכבד: 37.8-38.0 מעלות צלזיוס, במוח: 36.9-37.8 מעלות צלזיוס. באופן כללי, טמפרטורת הליבה של גוף האדם היא 37.0 מעלות צלזיוס.זה מושג באמצעות תהליכי ויסות חום אנדוגני, שתוצאתו איזון יציב בין כמות החום המופקת בגוף ליחידת זמן ( ייצור חום) וכמות החום שפוזר על ידי הגוף באותו זמן אל הסביבה ( העברת חום).

הטמפרטורה של עור האדם באזורים שונים נעה בין 24.4 מעלות צלזיוס ל-34.4 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה הנמוכה ביותר נצפית על בהונות, הגבוהה ביותר בבית השחי. על בסיס מדידת הטמפרטורה בבית השחי בדרך כלל שופטים את טמפרטורת הגוף בזמן נתון.

על פי נתונים ממוצעים, טמפרטורת העור הממוצעת של אדם עירום בתנאי טמפרטורת אוויר נוחים היא 33-34 מעלות צלזיוס. יש תנודות יומיות בטמפרטורת הגוף. משרעת התנודות יכולה להגיע ל-1 מעלות צלזיוס. טמפרטורת הגוף היא מינימלית בשעות שלפני עלות השחר (3-4 שעות) ומקסימום בשעות היום (16-18 שעות).

ידועה גם תופעת אסימטריית הטמפרטורה. זה נצפה בכ-54% מהמקרים, והטמפרטורה בבית השחי השמאלי מעט גבוהה יותר מאשר בבית השחי הימני. אסימטריה אפשרית גם באזורים אחרים של העור, וחומרת האסימטריה של יותר מ-0.5 מעלות צלזיוס מצביעה על פתולוגיה.

ב.העברת חום. איזון של יצירת חום והעברת חום בגוף האדם.

תהליכי החיים של האדם מלווים ביצירת חום מתמשכת בגופו ושחרור החום הנוצר לסביבה. חילופי האנרגיה התרמית בין הגוף לסביבה נקראים p חילופי חום.ייצור חום והעברת חום נגרמים מפעילות מערכת העצבים המרכזית המווסתת את חילוף החומרים, מחזור הדם, ההזעה ופעילות שרירי השלד.

גוף האדם הוא מערכת מווסתת עצמית עם מקור חום פנימי, שבה, בתנאים רגילים, ייצור החום (כמות החום הנוצר) שווה לכמות החום המשתחררת לסביבה החיצונית (העברת חום). קביעות טמפרטורת הגוף נקראת איזותרמית. זה מבטיח את עצמאותם של תהליכים מטבוליים ברקמות ובאיברים מפני תנודות בטמפרטורת הסביבה.

הטמפרטורה הפנימית של גוף האדם קבועה (36.5-37 מעלות צלזיוס) עקב ויסות עוצמת הפקת החום והעברת החום בהתאם לטמפרטורה החיצונית. והטמפרטורה של עור האדם כאשר הוא נחשף לתנאים חיצוניים יכולה להשתנות בטווח רחב יחסית.

תוך שעה, גוף האדם מייצר חום רב ככל הדרוש כדי להרתיח 1 ליטר מי קרח. ואם הגוף היה מקרה אטום לחום, אז תוך שעה טמפרטורת הגוף הייתה עולה בכ-1.5 מעלות צלזיוס, ולאחר 40 שעות היא הייתה מגיעה לנקודת רתיחה של מים. במהלך עבודה פיזית כבדה, יצירת החום עולה פי כמה. ובכל זאת טמפרטורת הגוף שלנו לא משתנה. מַדוּעַ? הכל עוסק באיזון תהליכי היווצרות ושחרור חום בגוף.

הגורם המוביל הקובע את רמת איזון החום הוא טמפרטורת הסביבה.כאשר הוא סוטה מהאזור הנוח, נוצרת רמה חדשה של איזון חום בגוף, המבטיחה איזותרמיה בתנאי סביבה חדשים. קביעות זו של טמפרטורת הגוף מובטחת על ידי המנגנון ויסות חום, כולל תהליך יצירת החום ותהליך שחרור החום, המווסתים על ידי המסלול הנוירואנדוקריני.

ד.המושג של ויסות חום של הגוף.

ויסות חום- זוהי קבוצה של תהליכים פיזיולוגיים שמטרתם לשמור על הקביעות היחסית של טמפרטורת הליבה של הגוף בתנאים של שינוי טמפרטורות סביבתיות על ידי ויסות ייצור חום והעברת חום. ויסות חום מכוון למנוע הפרעות באיזון התרמי של הגוף או להחזירו אם כבר התרחשו הפרעות כאלה, ומתבצע בדרך הנוירוהומורלית.

מקובל בדרך כלל שוויסות חום אופייניים רק לבעלי חיים הומיאותרמיים (אלה כוללים יונקים (כולל בני אדם) וציפורים), שלגוף שלהם יש את היכולת לשמור על הטמפרטורה של האזורים הפנימיים של הגוף ברמה קבועה יחסית ודי גבוהה (בערך 37-38 מעלות צלזיוס ביונקים ו-40-42 מעלות צלזיוס בציפורים) ללא קשר לשינויים בטמפרטורת הסביבה.

ניתן לייצג את מנגנון ויסות החום כמערכת בקרה עצמית קיברנטית עם משוב. תנודות הטמפרטורה באוויר שמסביב משפיעות על תצורות קולטנים מיוחדות ( תרמורצפטורים), רגיש לשינויי טמפרטורה. קולטנים תרמיים מעבירים מידע על המצב התרמי של האיבר למרכזי ויסות התרמי, בתורם, מרכזי ויסות התרמי, דרך סיבי עצב, הורמונים וחומרים פעילים ביולוגית אחרים, משנים את רמת העברת החום וייצור החום או חלקים בגוף (ויסות תרמי מקומיים ), או הגוף בכללותו. כאשר מרכזי ויסות חום כבויים על ידי כימיקלים מיוחדים, הגוף מאבד את היכולת לשמור על טמפרטורה קבועה. תכונה זו שימשה ברפואה בשנים האחרונות לקירור מלאכותי של הגוף במהלך ניתוחי לב מורכבים.

קולטני תרמו לעור.

ההערכה היא שלבני אדם יש כ-150,000 קולטני קור ו-16,000 קולטני חום המגיבים לשינויים בטמפרטורה של איברים פנימיים. קולטנים תרמו ממוקמים בעור, באיברים פנימיים, בדרכי הנשימה, בשרירי השלד ובמערכת העצבים המרכזית.

קולטני התרמו של העור ניתנים להתאמה במהירות ומגיבים לא כל כך לטמפרטורה עצמה אלא לשינויים שלה. המספר המרבי של קולטנים ממוקם בראש ובצוואר, המינימום - על הגפיים.

קולטני קור פחות רגישים וסף הרגישות שלהם הוא 0.012 מעלות צלזיוס (בקירור). סף הרגישות של קולטנים תרמיים גבוה יותר ומסתכם ב-0.007 מעלות צלזיוס. זה כנראה בגלל הסכנה הגדולה יותר לגוף של התחממות יתר.

ד. סוגי ויסות חום.

ניתן לחלק את ה-thermoregulation לשני סוגים עיקריים:

1. ויסות תרמי פיזי:

אידוי (הזעה);

קרינה (קרינה);

הוֹלָכַת חוֹם.

2. ויסות חום כימי.

תרמוגנזה מתכווצת;

תרמוגנזה לא מתכווצת.

ויסות חום פיזי(תהליך מסיר חום מהגוף) - מבטיח שימור קביעות של טמפרטורת הגוף על ידי שינוי שחרור החום על ידי הגוף באמצעות הולכה והסעה דרך העור, קרינה (קרינה) ואידוי מים. שחרור החום הנוצר כל הזמן בגוף מווסת על ידי שינויים במוליכות התרמית של העור, שכבת השומן התת עורית והאפידרמיס. העברת החום מווסתת במידה רבה על ידי הדינמיקה של זרימת הדם ברקמות מוליכות חום ומבודדות חום. ככל שטמפרטורת הסביבה עולה, האידוי מתחיל לשלוט בהעברת החום.

הולכה, הסעה וקרינה הם מסלולי העברת חום פסיביים המבוססים על חוקי הפיזיקה. הם יעילים רק אם נשמר שיפוע טמפרטורה חיובי. ככל שהפרש הטמפרטורות בין הגוף לסביבה קטן יותר, כך מופק פחות חום. באותם אינדיקטורים או בטמפרטורות סביבה גבוהות, הדרכים שהוזכרו אינן רק לא יעילות, אלא שהגוף גם מתחמם. בתנאים אלו מופעל בגוף מנגנון שחרור חום אחד בלבד – הזעה.

בטמפרטורות סביבה נמוכות (15 מעלות צלזיוס ומטה), כ-90% מהעברת החום היומית מתרחשת עקב הולכת חום וקרינת חום. בתנאים אלה, לא מתרחשת הזעה גלויה. בטמפרטורת אוויר של 18-22 מעלות צלזיוס, העברת החום עקב מוליכות תרמית וקרינת חום פוחתת, אך איבוד החום על ידי הגוף גדל באמצעות אידוי הלחות מפני השטח של העור. כאשר טמפרטורת הסביבה עולה ל-35 מעלות צלזיוס, העברת חום על ידי קרינה והסעה הופכת לבלתי אפשרית, וטמפרטורת הגוף נשמרת ברמה קבועה אך ורק על ידי אידוי של מים מפני השטח של העור ומכתשי הריאות. כאשר לחות האוויר גבוהה, כאשר אידוי המים קשה, הגוף עלול להתחמם יתר על המידה ומכת חום עלולה להתפתח.

באדם במנוחה, בטמפרטורת אוויר של כ-20 מעלות צלזיוס והעברת חום כוללת של 419 קילו-ג'יי (100 קק"ל) לשעה, 66% אובדים באמצעות קרינה, אידוי מים - 19%, הסעה - 15% מהכלל איבוד חום על ידי הגוף.

ויסות חום כימי(התהליך המבטיח היווצרות חום בגוף) - מתממש באמצעות חילוף חומרים ובאמצעות ייצור חום של רקמות כמו שרירים, כמו גם הכבד, שומן חום, כלומר, על ידי שינוי רמת יצירת החום - על ידי הגברת או החלשה של עוצמת חילוף החומרים בתאי הגוף. כאשר חומרים אורגניים מתחמצנים, משתחררת אנרגיה. חלק מהאנרגיה הולך לסינתזה של ATP (אדנוזין טריפוספט הוא נוקלאוטיד הממלא תפקיד חשוב ביותר בחילופי אנרגיה וחומרים בגוף). אנרגיה פוטנציאלית זו יכולה לשמש את הגוף בפעילויות נוספות שלו. כל הרקמות מהוות מקור חום בגוף. דם שזורם דרך הרקמה מתחמם. עלייה בטמפרטורת הסביבה גורמת לירידה רפלקסית בחילוף החומרים, וכתוצאה מכך יורד יצירת החום בגוף. כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת, עוצמת התהליכים המטבוליים עולה באופן רפלקסיבי ויצירת החום עולה.

ההפעלה של ויסות תרמי כימי מתרחשת כאשר ויסות תרמי פיזי אינו מספיק כדי לשמור על טמפרטורת גוף קבועה.

בואו ניקח בחשבון סוגים אלה של ויסות חום.

ויסות תרמי פיזי:

תַחַת ויסות תרמי פיזילהבין את מערך התהליכים הפיזיולוגיים המובילים לשינויים ברמת העברת החום. ישנן הדרכים הבאות לגוף לשחרר חום לסביבה:

אידוי (הזעה);

קרינה (קרינה);

הולכה תרמית (הולכה);

הוֹלָכַת חוֹם.

בואו נסתכל עליהם ביתר פירוט:

1. אידוי (הזעה):

אידוי (הזעה)- הוא שחרור של אנרגיה תרמית לסביבה עקב אידוי של זיעה או לחות מפני השטח של העור וממברנות הריריות של דרכי הנשימה. בבני אדם, הזיעה מופרשת ללא הרף על ידי בלוטות הזיעה של העור ("מוחשי", או בלוטות, איבוד מים), והריריות של דרכי הנשימה מולחות ("איבוד מים "בלתי מורגש"). יחד עם זאת, לאובדן ה"מורגש" של המים על ידי הגוף יש השפעה משמעותית יותר על כמות החום הכוללת המופקת באידוי מאשר לאובדן ה"בלתי מורגש".

בטמפרטורת הסביבה של כ-20 מעלות צלזיוס, אידוי הלחות הוא כ-36 גרם לשעה. מכיוון ש-0.58 קק"ל של אנרגיה תרמית מושקעת על אידוי של 1 גרם מים באדם, קל לחשב שבאמצעות אידוי, גוף האדם הבוגר משחרר כ-20% מסך החום המתפזר לסביבה בתנאים אלה. עלייה בטמפרטורה החיצונית, ביצוע עבודה פיזית ושהייה ממושכת בבגדים מבודדי חום מגבירים את ההזעה והיא יכולה לעלות ל-500-2,000 גרם/שעה.

אדם אינו סובל טמפרטורות סביבה נמוכות יחסית (32 מעלות צלזיוס) באוויר לח. אדם יכול להישאר באוויר יבש לחלוטין ללא התחממות יתר מורגשת במשך 2-3 שעות בטמפרטורה של 50-55 מעלות צלזיוס. גם בגדים אטומים לאוויר (גומי, עבים וכו'), המונעים את נידוף הזיעה, נסבלים בצורה גרועה: שכבת האוויר בין הבגד לגוף רוויה במהירות באדים והתנדפות נוספת של הזיעה נפסקת.

לתהליך העברת החום באמצעות אידוי, למרות שהוא רק אחת משיטות הוויסות התרמי, יש יתרון יוצא דופן אחד - אם הטמפרטורה החיצונית עולה על טמפרטורת העור הממוצעת, אז הגוף אינו יכול להעביר חום לסביבה החיצונית בשיטות אחרות של ויסות תרמי ( קרינה, הסעה והולכה), עליהם נסתכל להלן. בתנאים אלו, הגוף מתחיל לספוג חום מבחוץ, והדרך היחידה לפזר חום היא להגביר את אידוי הלחות מפני השטח של הגוף. אידוי כזה אפשרי כל עוד לחות האוויר הסביבה נשארת פחות מ-100%. בהזעה אינטנסיבית, לחות גבוהה ומהירות אוויר נמוכה, כאשר טיפות זיעה, מבלי להספיק להתנדף, להתמזג ולזרום מפני השטח של הגוף, העברת החום על ידי אידוי הופכת פחות יעילה.

כאשר הזיעה מתנדפת, הגוף שלנו משחרר את האנרגיה שלו. למעשה, הודות לאנרגיה של הגוף שלנו, מולקולות נוזל (כלומר זיעה) שוברות קשרים מולקולריים ועוברות ממצב נוזלי לגזי. אנרגיה מושקעת על שבירת קשרים, וכתוצאה מכך, טמפרטורת הגוף יורדת. מקרר עובד על אותו עיקרון. הוא מצליח לשמור על טמפרטורה בתוך החדר נמוכה בהרבה מטמפרטורת הסביבה. הוא עושה זאת הודות לחשמל הנצרך. ואנחנו עושים זאת על ידי שימוש באנרגיה המתקבלת מפירוק מוצרי מזון.

שליטה על בחירת הבגדים יכולה לסייע בהפחתת אובדן החום מהאיידוי. יש לבחור בגדים על סמך תנאי מזג האוויר והפעילות הנוכחית. אל תתעצלו להוריד בגדים עודפים כשהעומס שלכם גדל. אתה תזיע פחות. ואל תתעצלו לשים אותו שוב כשהעומס נפסק. הסר הגנה מפני מים ורוח אם אין גשם או רוח, אחרת הבגדים שלך יירטבו מבפנים מהזיעה שלך. וכאשר אנו באים במגע עם בגדים רטובים, אנו מאבדים חום גם באמצעות מוליכות תרמית. מים מוליכים חום טוב פי 25 מאוויר. זה אומר שבבגדים רטובים אנחנו מאבדים חום פי 25 מהר יותר. זו הסיבה שחשוב לשמור על הבגדים יבשים.

האידוי מתחלק ל-2 סוגים:

א) הזעה בלתי מורגשת(ללא השתתפות בלוטות הזיעה) הוא אידוי של מים מפני השטח של הריאות, ריריות של דרכי הנשימה ומים החודרים דרך האפיתל של העור (אידוי מפני השטח של העור מתרחש גם אם העור יבש ).

עד 400 מ"ל מים מתאדים דרך דרכי הנשימה ביום, כלומר. הגוף מאבד עד 232 קק"ל ליום. במידת הצורך, ניתן להעלות ערך זה עקב קוצר נשימה תרמי. בממוצע, כ-240 מ"ל מים מחלחלים דרך האפידרמיס ביום. כתוצאה מכך, בדרך זו הגוף מאבד עד 139 קק"ל ליום. ערך זה, ככלל, אינו תלוי בתהליכים רגולטוריים ובגורמים סביבתיים שונים.

ב) זיעה נתפסת(בהשתתפות פעילה של בלוטות הזיעה) - זהו העברת חום דרך אידוי הזיעה. בממוצע, ליום בטמפרטורת סביבה נוחה, משתחררים 400-500 מ"ל זיעה, ולכן משתחררים עד 300 קק"ל של אנרגיה. אידוי של 1 ליטר זיעה באדם השוקל 75 ק"ג יכול להוריד את טמפרטורת הגוף ב-10 מעלות צלזיוס. עם זאת, במידת הצורך, נפח ההזעה יכול לעלות ל-12 ליטר ליום, כלומר. אתה יכול לאבד עד 7,000 קק"ל ליום באמצעות הזעה.

יעילות האידוי תלויה במידה רבה בסביבה: ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר והלחות נמוכה יותר, כך יעילות ההזעה כמנגנון העברת חום עולה. ב-100% לחות, אידוי בלתי אפשרי. עם לחות אטמוספרית גבוהה, קשה יותר לסבול טמפרטורות גבוהות מאשר עם לחות נמוכה. באוויר רווי אדי מים (למשל בבית מרחץ) משתחררת זיעה בכמויות גדולות, אך אינה מתאדה וזורמת מהעור. הזעה כזו אינה תורמת להעברת חום: רק אותו חלק מהזיעה שמתנדף מפני השטח של העור חשוב להעברת חום (חלק זה של הזיעה מהווה הזעה יעילה).

2. קרינה (קרינה):

קרינה (קרינה)- זוהי שיטה להעברת חום לסביבה על ידי פני השטח של גוף האדם בצורה של גלים אלקטרומגנטיים בתחום האינפרא אדום (a = 5-20 מיקרון). בגלל הקרינה, כל העצמים שהטמפרטורה שלהם היא מעל האפס המוחלט פולטים אנרגיה. קרינה אלקטרומגנטית עוברת בחופשיות דרך ואקום גם אוויר אטמוספרי יכול להיחשב "שקוף" עבורו.

כידוע, כל חפץ שמתחמם מעל טמפרטורת הסביבה פולט חום. כולם הרגישו אותו יושב מסביב למדורה. אש פולטת חום ומחממת חפצים סביבה. במקביל, האש מאבדת את חומה.

גוף האדם מתחיל להקרין חום ברגע שטמפרטורת הסביבה יורדת מתחת לטמפרטורת הפנים של העור. כדי למנוע איבוד חום על ידי קרינה, עליך להגן על אזורים חשופים בגוף. זה נעשה באמצעות בגדים. כך, אנו יוצרים שכבת אוויר בבגדים בין העור לסביבה. הטמפרטורה של שכבה זו תהיה שווה לטמפרטורת הגוף ואיבוד החום על ידי קרינה יקטן. מדוע איבוד החום לא ייפסק לחלוטין? כי עכשיו הבגדים המחוממים ישדרו חום, יאבדו אותו. וגם אם תלבש שכבת לבוש נוספת, לא תעצור את הקרינה.

כמות החום המופצת על ידי הגוף לסביבה על ידי קרינה היא פרופורציונלית לשטח הפנים של הקרינה (שטח הפנים של הגוף שאינו מכוסה בבגדים) ולהבדל בטמפרטורות הממוצעות של העור והגוף. סְבִיבָה. בטמפרטורת סביבה של 20 מעלות צלזיוס ולחות אוויר יחסית של 40-60%, גוף האדם הבוגר מפזר כ-40-50% מכלל החום המופק מקרינה. אם טמפרטורת הסביבה עולה על טמפרטורת העור הממוצעת, גוף האדם, סופג קרני אינפרא אדום הנפלטות על ידי עצמים מסביב, מתחמם.

העברת חום על ידי קרינה עולה ככל שטמפרטורת הסביבה יורדת ויורדת ככל שהיא עולה. בתנאים של טמפרטורת סביבה קבועה, הקרינה ממשטח הגוף עולה ככל שטמפרטורת העור עולה ויורדת ככל שהיא יורדת. אם הטמפרטורות הממוצעות של פני העור והסביבה משתווים (הפרש הטמפרטורות הופך להיות שווה לאפס), אזי העברת החום על ידי קרינה הופכת לבלתי אפשרית.

ניתן להפחית את העברת החום של הגוף על ידי קרינה על ידי הקטנת שטח הפנים של הקרינה - שינוי בתנוחת הגוף. לדוגמה, כאשר לכלב או לחתול קר, הם מתכרבלים לכדור, ובכך מפחיתים את משטח העברת החום; כשחם, בעלי חיים, להיפך, לוקחים עמדה שבה משטח העברת החום גדל ככל האפשר. אדם ש"מתכרבל לכדור" בזמן שינה בחדר קר, אינו משולל שיטה זו של ויסות חום פיזי.

3. הולכה תרמית (הולכה):

הולכה תרמית (הולכה)- זוהי שיטה של ​​העברת חום המתרחשת במהלך מגע, מגע של גוף האדם עם גופים פיזיים אחרים. כמות החום שנותן הגוף לסביבה בדרך זו היא פרופורציונלית להפרש הטמפרטורות הממוצעות של הגופים המגע, שטח המשטחים המגע, זמן המגע התרמי והמוליכות התרמית של המגע. גוּף.

איבוד חום על ידי הולכה מתרחש כאשר יש מגע ישיר עם חפץ קר. ברגע זה הגוף שלנו מוותר על החום שלו. קצב איבוד החום תלוי במידה רבה במוליכות התרמית של האובייקט איתו אנו באים במגע. לדוגמה, מוליכות תרמית של אבן גבוהה פי 10 מזו של עץ. לכן, בישיבה על אבן, נאבד חום הרבה יותר מהר. בטח שמתם לב שלישיבה על סלע איכשהו קרה יותר מישיבה על בול עץ.

פִּתָרוֹן? לבודד את גופך מחפצים קרים באמצעות מוליכי חום גרועים. במילים פשוטות, למשל, אם אתה מטייל בהרים, אז כשאתה לוקח הפסקה, שבו על שטיח תיירים או צרור בגדים. בלילה, הקפד להניח מחצלת נסיעה המתאימה לתנאי מזג האוויר מתחת לשק השינה שלך. או, במקרים קיצוניים, שכבה עבה של דשא יבש או מחטי אורן. כדור הארץ מוליך (ולכן "לוקח") חום טוב ומתקרר מאוד בלילה. בחורף, אין לטפל בחפצי מתכת בידיים חשופות. השתמש בכפפות. בכפור חמור, חפצי מתכת עלולים לגרום לכוויות קור מקומיות.

אוויר יבש ורקמת שומן מאופיינים במוליכות תרמית נמוכה והם מבודדי חום (מוליכי חום גרועים). ביגוד מפחית את העברת החום. אובדן חום נמנע על ידי שכבת האוויר הדומם שנמצאת בין הבגד לעור. ככל שהסלולריות של המבנה שלו המכיל אוויר עדינה יותר, כך תכונות הבידוד התרמי של הבגד גבוהות יותר. זה מסביר את תכונות הבידוד התרמי הטובות של בגדי צמר ופרווה, המאפשרים לגוף האדם להפחית את פיזור החום באמצעות מוליכות תרמית. טמפרטורת האוויר מתחת לבגדים מגיעה ל-30 מעלות צלזיוס. ולהפך, הגוף העירום מאבד חום, מכיוון שהאוויר על פניו משתנה כל הזמן. לכן, טמפרטורת העור של חלקים עירומים בגוף נמוכה בהרבה מזו של חלקים לבושים.

אוויר לח רווי אדי מים מאופיין במוליכות תרמית גבוהה. לכן, שהות של אדם בסביבה עם לחות גבוהה וטמפרטורה נמוכה מלווה באיבוד חום מוגבר מהגוף. גם ביגוד רטוב מאבד את תכונות הבידוד שלו.

4. הסעה:

הוֹלָכַת חוֹם- זוהי שיטה להעברת חום מהגוף, המתבצעת על ידי העברת חום על ידי הזזת חלקיקי אוויר (מים). כדי לפזר חום בהסעה, נדרשת זרימת אוויר בטמפרטורה נמוכה מטמפרטורת העור על פני הגוף. במקרה זה, שכבת האוויר במגע עם העור מתחממת, מפחיתה את צפיפותה, עולה ומוחלפת באוויר קר ודחוס יותר. בתנאים שבהם טמפרטורת האוויר היא 20 מעלות צלזיוס והלחות היחסית היא 40-60%, גופו של מבוגר מפזר כ-25-30% מהחום לסביבה באמצעות הולכת חום והסעה (הסעה בסיסית). ככל שמהירות זרימת האוויר (רוח, אוורור) עולה, גם עוצמת העברת החום (הסעה מאולצת) עולה באופן משמעותי.

המהות של תהליך ההסעה היא כדלקמן- הגוף שלנו מחמם את האוויר ליד העור; אוויר מחומם נעשה קל יותר מאוויר קר ועולה, והוא מוחלף באוויר קר, שמתחמם שוב, הופך קל יותר ומוחלף בחלק הבא של אוויר קר. אם האוויר המחומם לא נלכד עם בגדים, תהליך זה יהיה אינסופי. למעשה, לא הבגדים שלנו מחממים אותנו, אלא האוויר שהם לוכדים.

כשהרוח נושבת, המצב מחמיר. הרוח נושאת מנות עצומות של אוויר לא מחומם. גם כשאנחנו לובשים סוודר חם, הרוח לא עולה כלום כדי להוציא ממנה את האוויר החם. אותו דבר קורה כשאנחנו זזים. הגוף שלנו "מתנגש" באוויר, והוא זורם סביבנו, מתנהג כמו רוח. זה גם מגביר את איבוד החום.

מה הפתרון? לבשו שכבה אטומה לרוח: מעיל רוח ומכנסיים אטומי רוח. אל תשכח להגן על הצוואר והראש שלך. בשל זרימת הדם הפעילה במוח, הצוואר והראש הם האזורים החמים ביותר בגוף, ולכן איבוד החום מהם גדול מאוד. כמו כן, במזג אוויר קר, עליכם להימנע ממקומות טרוטים הן בנהיגה והן בעת ​​בחירת מקום לינה.

ויסות חום כימי:

ויסות חום כימייצירת חום מתבצעת עקב שינויים ברמת חילוף החומרים (תהליכי חמצון) הנגרמים ממיקרו ויברציה של שרירים (תנודות), מה שמוביל לשינוי ביצירת החום בגוף.

מקור החום בגוף הוא התגובות האקסותרמיות של חמצון של חלבונים, שומנים, פחמימות וכן הידרוליזה של ATP (אדנוזין טריפוספט הוא נוקלאוטיד הממלא תפקיד חשוב ביותר בחילוף החומרים של אנרגיה וחומרים בגוף; קודם כל, תרכובת זו ידועה כמקור אוניברסלי של אנרגיה לכל התהליכים הביוכימיים המתרחשים במערכות חיות). כאשר חומרים מזינים מתפרקים, חלק מהאנרגיה המשתחררת מצטבר ב-ATP, וחלק מתפזר בצורה של חום (חום ראשוני - 65-70% מהאנרגיה). בעת שימוש בקשרים בעלי אנרגיה גבוהה של מולקולות ATP, חלק מהאנרגיה משמש לביצוע עבודה שימושית, וחלק מתפזר (חום משני). לפיכך, שתי זרימות חום - ראשוניות ומשניות - הן הפקת חום.

ויסות חום כימי חשוב לשמירה על טמפרטורת גוף קבועה הן בתנאים רגילים והן כאשר טמפרטורת הסביבה משתנה. בבני אדם, יצירת חום מוגברת עקב עלייה בקצב חילוף החומרים נצפה, בפרט, כאשר טמפרטורת הסביבה הופכת נמוכה מהטמפרטורה האופטימלית, או אזור הנוחות. עבור אדם שלובש בגדים קלים רגילים, אזור זה הוא בטווח של 18-20 מעלות צלזיוס, ועבור אדם עירום זה 28 מעלות צלזיוס.

הטמפרטורה האופטימלית במים גבוהה יותר מאשר באוויר. זאת בשל העובדה כי מים, בעלי יכולת חום גבוהה ומוליכות תרמית, מקררים את הגוף פי 14 יותר מאוויר, ולכן, באמבט קריר, חילוף החומרים עולה באופן משמעותי יותר מאשר במהלך חשיפה לאוויר באותה טמפרטורה.

יצירת החום האינטנסיבית ביותר בגוף מתרחשת בשרירים. גם אם אדם שוכב ללא תנועה, אך עם שרירים מתוחים, עוצמת תהליכי החמצון, ובמקביל יצירת חום, עולה ב-10%. פעילות גופנית קטנה מביאה לעלייה בייצור החום ב-50-80%, ולעבודה שרירית כבדה - ב-400-500%.

הכבד והכליות ממלאים גם תפקיד משמעותי בוויסות תרמי כימי. טמפרטורת הדם של וריד הכבד גבוהה מטמפרטורת הדם של עורק הכבד, מה שמעיד על יצירת חום אינטנסיבית באיבר זה. כאשר הגוף מתקרר, ייצור החום בכבד עולה.

אם יש צורך להגביר את ייצור החום, בנוסף לאפשרות לקבל חום מבחוץ, הגוף משתמש במנגנונים המגבירים את ייצור האנרגיה התרמית. מנגנונים כאלה כוללים כָּוִיץו תרמוגנזה לא מתכווצת.

1. תרמוגנזה מתכווצת.

סוג זה של ויסות חום פועל אם קר לנו וצריכים להעלות את טמפרטורת הגוף. שיטה זו מורכבת מ התכווצות שרירים. כאשר השרירים מתכווצים, ההידרוליזה של ATP עולה, ולכן זרימת החום המשני המשמש לחימום הגוף עולה.

פעילות רצונית של מערכת השרירים מתרחשת בעיקר בהשפעת קליפת המוח. במקרה זה, עלייה בייצור החום אפשרית פי 3-5 בהשוואה לערך המטבוליזם הבסיסי.

בדרך כלל, כאשר טמפרטורת הסביבה וטמפרטורת הדם יורדות, התגובה הראשונה היא עלייה בטון הרגולטורי(השיער בגוף "עומד על הקצה", מופיעות "עור אווז"). מנקודת המבט של מכניקת ההתכווצות, הטון הזה הוא מיקרו ויברציה ומאפשר לך להגדיל את ייצור החום ב-25-40% מהרמה ההתחלתית. בדרך כלל שרירי הצוואר, הראש, הגו והגפיים לוקחים חלק ביצירת טונוס.

עם היפותרמיה משמעותית יותר, הטון הרגולטורי הופך לסוג מיוחד של התכווצות שרירים - רעידות שרירים קרים, שבה השרירים אינם מבצעים עבודה מועילה והתכווצותם מכוונת אך ורק ליצירת חום. צמרמורת קרה היא פעילות קצבית לא רצונית של שרירים הממוקמים באופן שטחי, וכתוצאה מכך התהליכים המטבוליים של הגוף מוגברים באופן משמעותי, צריכה של. החמצן והפחמימות על ידי רקמת השריר גדלים, מה שגורר יצירת חום מוגבר. רעד מתחיל לעתים קרובות בשרירי הצוואר והפנים. זה מוסבר על ידי העובדה שקודם כל, טמפרטורת הדם הזורם למוח חייבת לעלות. הוא האמין כי ייצור החום במהלך רעד קר גבוה פי 2-3 מאשר במהלך פעילות שרירים רצונית.

המנגנון המתואר פועל ברמת רפלקס, ללא השתתפות התודעה שלנו. אבל אתה יכול גם להעלות את טמפרטורת הגוף שלך עם פעילות מוטורית מודעת. כאשר מבצעים פעילות גופנית בעצימות משתנה, ייצור החום עולה פי 5-15 בהשוואה לרמת המנוחה. במהלך 15-30 הדקות הראשונות של פעולה ממושכת, טמפרטורת הליבה עולה די מהר לרמה נייחת יחסית, ולאחר מכן נשארת ברמה זו או ממשיכה לעלות לאט.

2. תרמוגנזה לא מתכווצת:

סוג זה של ויסות חום יכול להוביל הן לעלייה והן לירידה בטמפרטורת הגוף. זה מתבצע על ידי האצה או האטה של ​​תהליכים מטבוליים קטבוליים (חמצון חומצות שומן). וזה, בתורו, יוביל לירידה או עלייה בייצור החום. בשל סוג זה של תרמוגנזה, רמת ייצור החום באדם יכולה לעלות פי 3 בהשוואה לרמת המטבוליזם הבסיסי.

ויסות התהליכים של תרמוגנזה לא מתכווצת מתבצע על ידי הפעלת מערכת העצבים הסימפתטית, ייצור הורמוני בלוטת התריס ומדולה יותרת הכליה.

ה. בקרת ויסות חום.

היפותלמוס.

מערכת ויסות החום מורכבת ממספר אלמנטים עם פונקציות הקשורות זו בזו. מידע על טמפרטורה מגיע מקולטנים תרמיים ועובר למוח דרך מערכת העצבים.

ממלא תפקיד מרכזי בוויסות חום ההיפותלמוס. הוא מכיל את המרכזים העיקריים של ויסות חום, אשר מתאמים תהליכים רבים ומורכבים המבטיחים שמירה על טמפרטורת הגוף ברמה קבועה.

היפותלמוס- זהו אזור קטן בדיאנצפלון, הכולל מספר רב של קבוצות תאים (מעל 30 גרעינים) המווסתים את הפעילות הנוירואנדוקרינית של המוח וההומאוסטזיס (היכולת לשמור על קביעות מצבו הפנימי) של הגוף. ההיפותלמוס מחובר על ידי מסלולי עצב כמעט לכל חלקי מערכת העצבים המרכזית, כולל קליפת המוח, ההיפוקמפוס, האמיגדלה, המוח הקטן, גזע המוח וחוט השדרה. יחד עם בלוטת יותרת המוח, ההיפותלמוס יוצר את מערכת ההיפותלמוס-היפופיזה, בה ההיפותלמוס שולט בשחרור הורמוני יותרת המוח ומהווה את החוליה המרכזית בין מערכת העצבים והאנדוקרינית. הוא מפריש הורמונים ונוירופפטידים, ומווסת תפקודים כמו רעב וצמא, ויסות חום של הגוף, התנהגות מינית, שינה וערות (מקצבים צירקדיים). מחקרים עדכניים מראים שההיפותלמוס ממלא תפקיד חשוב גם בוויסות של תפקודים גבוהים יותר, כמו זיכרון ומצב רגשי, ובכך משתתף בהיווצרותם של היבטים שונים של התנהגות.

הרס של מרכזי ההיפותלמוס או הפרעה בחיבורי העצבים מובילים לאובדן היכולת לווסת את טמפרטורת הגוף.

ההיפותלמוס הקדמי מכיל נוירונים השולטים בתהליכי העברת חום.(הם מספקים ויסות חום פיזי - כיווץ כלי דם, הזעה כאשר נוירונים של ההיפותלמוס הקדמי נהרסים, הגוף אינו סובל היטב טמפרטורות גבוהות, אך נותרת פעילות פיזיולוגית בתנאי קור).

נוירונים של ההיפותלמוס האחורי שולטים בתהליכי יצירת החום(הם מספקים ויסות חום כימי - יצירת חום מוגברת, רעידות שרירים אם הם נפגעים, היכולת להגביר את חילופי האנרגיה נפגעת, כך שהגוף לא סובל היטב קור).

תאי עצב רגישים לחום של האזור הפרה-אופטי של ההיפותלמוס "מודדים" ישירות את הטמפרטורה של הדם העורקי הזורם במוח והם רגישים מאוד לשינויי טמפרטורה (מסוגלים להבחין בהבדל בטמפרטורת הדם של 0.011 מעלות צלזיוס). היחס בין נוירונים רגישים לקור ולחום בהיפותלמוס הוא 1:6, ולכן קולטני תרמו מרכזיים מופעלים באופן מועדף כאשר הטמפרטורה של "הליבה" של גוף האדם עולה.

בהתבסס על ניתוח ושילוב מידע על טמפרטורת הדם והרקמות ההיקפיות, הערך הממוצע (המשולב) של טמפרטורת הגוף נקבע באופן רציף באזור הפרה-אופטי של ההיפותלמוס. נתונים אלה מועברים דרך נוירונים בין-קלורית לקבוצת נוירונים בהיפותלמוס הקדמי, אשר קובעים רמה מסוימת של טמפרטורת הגוף בגוף - "נקודת הקבע" של ויסות חום. בהתבסס על ניתוח והשוואות של טמפרטורת הגוף הממוצעת וטמפרטורת נקודת הקבע שיש לווסת, מנגנוני "נקודת הקבע", באמצעות הנוירונים המשפיעים של ההיפותלמוס האחורי, משפיעים על תהליכי העברת החום או ייצור החום כדי להביא את המציאות להגדיר את הטמפרטורה להתכתבות.

כך, בשל תפקודו של מרכז ויסות החום, נוצר איזון בין ייצור חום והעברת חום, המאפשר שמירה על טמפרטורת הגוף בגבולות אופטימליים לתפקודים החיוניים של הגוף.

מערכת אנדוקרינית.

ההיפותלמוס שולט בתהליכי ייצור החום והעברת החום, שולח דחפים עצביים לבלוטות האנדוקריניות, בעיקר לבלוטת התריס ובלוטת יותרת הכליה.

הִשׁתַתְפוּת בַּלוּטַת הַתְרִיסבוויסות חום נובע מהעובדה שהשפעת הטמפרטורה הנמוכה מובילה לשחרור מוגבר של ההורמונים שלה (תירוקסין, טריודוטירונין), אשר מאיצים את חילוף החומרים, וכתוצאה מכך, היווצרות חום.

תַפְקִיד בלוטות יותרת הכליהקשור לשחרור שלהם של קטכולאמינים לדם (אדרנלין, נוראדרנלין, דופמין), אשר, על ידי הגברת או הפחתה של תהליכי חמצון ברקמות (לדוגמה, שרירים), מגבירים או מפחיתים את ייצור החום ומצמצמים או מגדילים את כלי העור, ומשנים את הרמה של העברת חום.

כאשר הפרמטרים של הסביבה הסובבת אדם, במקרה זה המיקרו אקלים, משתנים, גם הרווחה התרמית שלו משתנה. אם תנאים כלשהם מפריעים לאיזון התרמי של הגוף, אז מתרחשות מיד תגובות שמחזירות אותו.

ויסות תרמו של גוף האדם הוא תהליך ויסות פליטת חום, המסייע לשמור על טמפרטורה קבועה הקרובה ל-36.5 מעלות. תנאים המפריעים לאדם נורמלי נקראים אי נוחות. תנאים שבהם זה נורמלי ואין מתח עם חילופי חום נקראים נוחים. הם גם אופטימליים. האזור שמסיר לחלוטין את החום שנוצר מהגוף, בו אין מתח במערכת ויסות החום, הוא אזור הנוחות.

ישנן שלוש דרכים שבהן הגוף מווסת את החום:

1. שיטה ביוכימית.
2. שינוי בעוצמת זרימת הדם.
3. עוצמת ההזעה.

בשיטה הראשונה, הביוכימית, עוצמת התהליכים המתרחשים בגוף משתנה. לדוגמה, כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת, מתרחשות רעידות שרירים, מה שמגביר את שחרור החום. ויסות חום כזה של גוף האדם נקרא כימי.

בשיטה השנייה, הגוף מווסת באופן עצמאי את אספקת הדם, אשר, במקרה זה, נחשבת כנשא חום. הוא מעביר חום מאיברים פנימיים אל פני הגוף. במקרה זה מתרחשת ההיצרות או הרחבת כלי הדם הדרושים. בטמפרטורה גבוהה מסביב, הכלים מתרחבים, זרימת הדם מהאיברים הפנימיים עולה, בטמפרטורה נמוכה מתרחש תהליך הפוך. זרימת הדם פוחתת, פחות חום זורם החוצה.

ככל שטמפרטורת האוויר יורדת, העברת החום, ההזעה ולחות פני העור יורדת, לכן, עקב האידוי המופחת, העברת החום מהגוף פוחתת. אובדן לחות גדול יכול להיות מסוכן לבני אדם.

במקרים השני והשלישי מתרחשת ויסות חום פיזי של גוף האדם.

מיקרו אקלים משפיע באופן משמעותי על מצבו וביצועיו של האדם. נוחות תנאי החיים והפעילויות מושפעת מגזים ומתנאי מזג אוויר אופטימליים. פרמטרים של מיקרו אקלים מבטיחים חילופי חום בין הגוף לסביבה. זהו ויסות חום אנושי.

בתנאים טבעיים, פרמטרים אלה משתנים בגבולות משמעותיים. כשהם משתנים, רווחתו של האדם הופכת שונה ממה שהייתה קודם לכן. לדוגמה, הסובלנות של אוויר הסביבה תלויה לא רק בטמפרטורה, אלא גם בלחות ובמהירות האוויר. הוכח כי בטמפרטורות סביבה העולה על 25 מעלות, הביצועים יורדים. וכמה שיותר, הגוף מתחמם מהר יותר, כי פחות זיעה מתנדפת. השחרור שלו מתיש את הגוף. במקביל, הוא מאבד ויטמינים רבים, מיקרו-אלמנטים ומינרלים.

בחשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות בשילוב עם לחות גבוהה, טמפרטורת הגוף יכולה לעלות ל-39 מעלות. מצב זה נקרא היפרתרמיה. זה יכול להיות מסכן חיים.

גם טמפרטורות אוויר נמוכות עלולות להיות מסוכנות. הם לא פחות מסוכנים מהגבוהים. מתרחשת קירור והיפותרמיה, הנקראת היפותרמיה. וכתוצאה מכך, פציעות קור.

ויסות חום של גוף האדם מתרחש בכל הדרכים בבת אחת. אבל מדי פעם חלקם מעורבים פחות, וחלקם מעורבים הרבה יותר.