30916

Тепловой обмен

Доклад

Биология и генетика

Баланс теплопродукции и теплоотдачи является главным условием поддержания постоянной температуры тела. Механизмы теплоотдачи: Излучение способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человек в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Теплопроведение способ отдачи тепла при соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество отдаваемого при этом тепла прямопропорционально: а разнице средних температур контактирующих тел б площади контактирующих поверхностей в времени теплового контакта г...

Русский

2013-08-24

42.5 KB

0 чел.

87. Тепловой обмен…

Все живые организмы делятся на:

Гомойотермные - теплокровные (человек и млекопитающие).

Пойкилотермные - холоднокровные

Образующаяся в организме энергия питательных веществ, превращается в тепло (тепловую энергию). Чем интенсивнее скорость обменных процессов в организме, тем больше теплообразование.

Теплопродукция и теплоотдача.

Баланс теплопродукции и теплоотдачи является главным условием поддержания постоянной температуры тела.

Суммарная теплопродукция в организме состоит из:

«первичной теплоты», выделяющейся в ходе реакций обмена веществ, постоянно протекающих во всех организмах и тканях

«вторичной теплоты», образующейся при расходовании энергии макроэргических соединений на выполнение определенной работы.

Уровень теплообразования в организме зависит от:

-величины основного обмена,  специфического динамического действия принимаемой пищи

-мышечной активности

-интенсивности метаболизма

Наибольшее количество тепла образуется в мышцах при их тоническом напряжении и сокращении - «сократительный термогенез». Является наиболее значимым механизмом дополнительного теплообразования у взрослого человека.

У новорожденных, мелких млекопитающих имеется механизм теплообразования за счет возрастания общей метаболической активности и , прежде всего, высокой скорости окисления жирных кислот - «несократительный термогенез». Увеличивает уровень теплопродукции (~ 3 раза ) по сравнению с уровнем основного обмена.

Механизмы теплоотдачи:

Излучение - способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человек в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Количество рассеиваемого тепла прямопропорционально площади поверхности излучения и разности температур кожи и окружающей среды.

При понижении температуры окружающей среды излучение увеличивается, при повышении температуры - понижается.

Теплопроведение - способ отдачи тепла при соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество отдаваемого при этом тепла прямопропорционально:

а) разнице средних температур контактирующих тел

б) площади контактирующих поверхностей

в) времени теплового контакта

г) теплопроводности контактирующего тела

Сухой воздух, жировая ткань характеризуется низкой теплопроводностью.

Конвекция - способ теплопередачи, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (или воды). Для конвенции требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Количество отдаваемого конвекцией тепла увеличивается при увеличении скорости движения воздуха (ветер, вентиляция).

Излучение, теплопроведение и конвекция становятся неэффективными способами теплоотдачи при выравнивании средних температур поверхности тела и окружающей среды.

Испарение - способ рассеивания организмом тепла в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота или влаги с поверхности кожи или влаги со слизистых дыхательных путей.

У человека постоянно идет потоотделение потовыми железами кожи (36 гр/час при 20 0С) увлажнение слизистых дыхательных путей. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде (костюм - "сауна") усиливает потоотделение (до 50 - 200 гр/час). Испарение ( единственный из способов теплоотдачи) возможно при выравнивании температур кожи и окружающей среды при влажности воздуха менее 100 процентов.

Температура тела человека

В тех органах и тканях, где обменные процессы протекают с большой скоростью, образуется большое количество тепла.

Решающую роль в перераспределении тепла между тканями с различной теплопродукцией и предупреждении перегревания играет кровь. Обладая высокой теплоемкостью, кровь содействует выравниванию температур в различных частях тела. Подобным образом, за счет изменения скорости кровотока, осуществляется согревание или охлаждение поверхности тела.

Температура поверхностных тканей ниже, чем температура более глубоких тканей, где она составляет 36,7 - 37,0 0С и ее суточные колебания не превышают 1 0С. Это - "гомойотермное ядро", т.е. ткани, расположенные на глубине 1 см от поверхности тела и глубже. На поверхности же тела суточные колебания температуры больше и она различна на разных участках - "пойкилотермная оболочка" тела человека.

Относительное постоянство температуры сохраняется в большей массе глубоких тканей ("ядро"), если организм находится в среде с температурой 25 - 26 0С - "термонейтральная зона" или " температура комфорта".

При снижении температуры окружающей среды масса глубоких тканей с постоянной температурой ("ядра") уменьшается, при повышении - возрастает.

В течении суток максимальное значение температуры тела наблюдается в 18-20 часов, минимальное - к 4-6 часам утра.

Терморегуляция

Терморегуляция - это совокупность физиологических и психофизиологических механизмов и процессов, направленных на поддержание относительно постоянства температуры тела. Это достигается с помощью баланса между количеством тепла, рассеиваемого организмом за то же время в окружающую среду.

Восприятие температурных раздражений осуществляется:

Холодовыми рецепторами. Количественно расположены больше на поверхности тела, повышает частоту импульсации в ответ на охлаждение и снижают ее в ответ на нагревание.

Тепловыми рецепторами. Количественно расположены больше в гипаталамусе, действуют противоположным, чем холодовые рецепторы, образом.

Афферентный поток импульсов, поступая в соматосенсорную кору больших полушарий, формирует терморегуляторные реакции.

Механизмы регуляции теплообмена:

1) Центральные

2) Эффекторные

Центральные механизмы выполняются, главным образом, центром терморегуляции, локализующимся в медиальной преоптической области переднего гипоталамуса и заднем гипаталамусе, где имеются:

а) термочувствительные нейроны, "задающие" уровень поддерживаемой температуры  тела;

б) эффекторные нейроны, управляющие процессами теплопродукции и теплоотдачи./центр теплопродукции и центр теплоотдачи/.

На основе анализа и интеграции непрерывно определяется среднее значение температуры тела и приводится в соответствие фактическая и заданная температура.

Эффекторные механизмы регуляции теплообмена через изменение интенсивности кровотока в сосудах поверхности тела изменяют величину теплоотдачи организма.

Если уровень средней температуры тела, несмотря на расширение поверхностных сосудов, 1)превышает величину установочной температуры, происходит резкое усиление потоотделения. В случаях, когда, несмотря на резкое сужение поверхностных сосудов и минимальное потоотделение, уровень средней температуры становится 2)ниже величины "установочной" температуры, активизируются процессы теплопродукции. 

Если, несмотря на активацию обмена веществ, величина теплопродукции становится меньше величины теплоотдачи, возникает гипотермия - понижение температуры тела.

Гипотермия возникает тогда, когда интенсивность теплопродукции превышает теплоотдачу/способность организма отдавать тепло в окружающую среду/.

В случае продолжительной гипертермии может развиваться "тепловой удар" -

В более легких случаях наблюдается" тепловой обморок",

Как при гипертермии, так и при гипертермии имеют место нарушения основного условия поддержания постоянства температуры тела - баланса теплопродукции и теплоотдачи.

В процессе эволюции в живых организмах выработалась особая ответная реакция на попадание во внутреннюю среду чужеродных веществ - лихорадка.

Это - состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела. Это достигается перестраиванием механизма "установки" температуры регуляции на более высокую. Включаются механизмы, 1)активирующие теплопродукцию (повышение терморегуляционного тонуса мышц, мышечная дрожь) и 2)снижающие интенсивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой).

Переход "установочной точки" происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов преоптической области гипоталамуса эндогенных пирогенов - веществ. вызывающих подъем температуры тела ( альфа- и бетта- интерклейкин-1, альфа-интерферон, интерклейкин-6).

Система терморегуляции использует для осуществления своих функций компоненты других регулирующих систем. 

Такое сопряжение теплообмена и других гомеостатических функций прослеживается, прежде всего, на уровне гипоталамуса. Его термочувствительные нейроны изменяют свою биоэлектрическую активность под действием эндопирогенов, половых гормонов, некоторых нейромедиаторов.

Реакции сопряжения на эффекторном уровне. В качестве эффекторов в реакциях теплообмена используются сосуды поверхности тела, что обусловлено выполнением более важной гомеостатической потребности организма - поддержания системного кровотока.

А) Когда температура поверхности тела выравнивается с таковой окружающей среды, ведущее значение приобретает потоотделение и испарение пота и влаги с поверхности тела.

Б) Если при подъеме температуры тела, в силу потоотделения теряется  жидкость, уменьшается объем циркулирующей крови, то включаются системы осмо- и волюморегуляции ОЦК, как более древнее и более важные для сохранения гомеостаза.

В) При действии как гипер-, так и гипотермии могут наблюдаться сдвиги кислотно-щелочного равновесия.

*При действии на организм высокой температуры активация потоотделения и дыхания ведет к усиленному выделению из организма углекислого газа, некоторых минеральных ионов и за счет гиперпноэ и интенсификации потоотделения развивается дыхательный алколоз, при дальнейшем нарастании гипертермии - метаболический ацидоз.

*При действии гипотермии развивающаяся гиповентиляция является общим эффекторным механизмом, обеспечивающим снижение теплопотерь, поддержание на более низком уровне рН крови соответственно сниженной температуре тела.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45285. Частотный план сетей UMTS/LTE и его развитие в LTE Advanced. Архитектура сети LTE. Назначение подсистем и узлов. Отличия от сети UMTS. Протоколы интерфейса S1 сети LTE 977 KB
  Для внедрения решений ВКР-07 по системам мобильной связи семейства IMT (LTE) рабочие группы Партнерского проекта 3GPP и ETSI определили в технических спецификациях 17 полос радиочастот для режима FDD и 8 полос для режима TDD (табл. 2.7) 124]. Кроме того, эти диапазоны также входят в число диапазонов, определенных в рекомендациях МСЭ для развития сетей мобильного беспроводного доступа третьего и четвертого поколени2
45286. Эталонная архитектура базовой сети LTE. Функции базовой сети SAE. Взаимодействие сети LTE с другими сетями. Физические, транспортные и логические, каналы сети E-UTRAN вниз и вверх 12.45 MB
  Эталонная архитектура базовой сети LTE. Функции базовой сети SE. Взаимодействие сети LTE с другими сетями. Физические транспортные и логические каналы сети EUTRN вниз и вверх.
45287. Эволюция стандартов и технологий мобильной связи. Концепции технологии 4G и IMS 737.5 KB
  Технология кодового разделения каналов CDM благодаря высокой спектральной эффективности является радикальным решением дальнейшей эволюции сотовых систем связи.51 Эволюция технологий мобильной связи WCDM считается стандартом 3G в эволюционном развития GSM систем. GSM системы поддерживают скорость передачи данных не более 96 кбит с это позволяет предоставлять пользователям услуги голосовой связи и SMS.
45288. Системы мобильной связи стандарта 802.16e. Назначение, характеристики, реалии внедрения. Механизмы безопасности WiMAX 317.9 KB
  Механизмы безопасности WiMX. Мифы: цена оборудования 150200; скорость до 70 Мбит с на полосе 20 МГц; на расстоянии 510 км до 50 км; неограниченное число клиентов; клиентское оборудование будет работать с любым оборудованием WiMX. скорость PreWiMX до 48 Мбит с. Характеристики Мобильный WiMX – система б пров.
45289. Три этапа планирования сетей связи. Отличия в планировании сетей GSM, WCDMA и LTE 31.83 KB
  Алгоритм частотнотерриториального планирования сети радиосвязи. Первый этап планирования заключается в подготовке электронной карты местности ЭКЧ содержащей данные описывающие рельеф местности застройку территории лесные и водные массивы и в получении надежных данных в отношении: высоты местности морфоструктруры землепользование распределения населения транспортных потоков и других факторов влияющих на плотность трафика прогноза числа абонентов требований к рабочим характеристикам для обеспечения соответствующего качества...
45290. Концепция системы показателей качества услуг сетей мобильной связи (СМС). Международная стандартизация требований к качеству услуг. Государственная система стандартизации и контроля качества в РФ 222.5 KB
  Концепция системы показателей качества услуг сетей мобильной связи СМС. Конкуренция между операторами связи на национальных и международных телекоммуникационных рынках выдвигает проблему качества услуг связи на одно аз первых мест и следовательно появляется необходимость стандартизировать требования к качеству и методам его измерения. Стандартизация систем управления качеством услуг связи необходима для контроля над качеством технологических процессов их предоставления и согласования возможностей сетей общего пользования принадлежащих...
45291. Критерии и технические показатели, применяемые в международной стандартизации качества. Критерии, параметры, индикаторы, технические и организационные показатели качества работы СМС в системе стандартизации «Связь-качество» 283.27 KB
  Критерии и технические показатели применяемые в международной стандартизации качества. Критерии параметры индикаторы технические и организационные показатели качества работы СМС в системе стандартизации Связькачество. При выборе совокупности показателей качества следует иметь в виду что выбранные услуги важны для конечного пользователя и широко применяюсь большинством сетевых операторов. Отсюда следует что показатели качества должны: оказывать основное влияние на удовлетворение потребностей абонентов в области услуг связи;...
45292. Оценка показателей качества. Методы оценки показателей качества: контрольных вызовов, анализа статистики. Расчет показателей качества: P, R, Q. Модель определения параметров качества услуг. Расчет показателей QoS: NA, SA, ST, SpQ, CCR 224.93 KB
  Оценочные испытания могут проводиться контролирующими органами лабораториями и центрами сертификации а также операторами связи. Оценочные испытания могут проводиться контролирующими органами лабораториями и центрами сертификации а также операторами связи. Контролирующими органами с целью проверки деятельности оператора и повышения качества услуг связи периодически. Проверяется соответствие значений показателей качества нормальному уровню в России устанавливается нормативными документами Министерства информационных технологий и связи РФ.
45293. Объективная оценка показателей качества передачи речи: рейтинговая модель E при планировании; интегральные оценки по отношению сигнал/шум и на основе обобщенного коэффициента 490.5 KB
  Объективная оценка показателей качества передачи речи: рейтинговая модель E при планировании; интегральные оценки по отношению сигнал шум и на основе обобщенного коэффициента. Субъективная оценка показателей качества передачи речи: статистические слушательская и абонентская. Оценка качества передачи речи При оценке качества передачи речевой информации применяются субъективные квазисубъективные либо объективные методы. В последнее время чаще используются объективные методы оценки позволяющие автоматизировать данный процесс сделать его...