Việc duy trì nhiệt độ không đổi khắp cơ thể của động vật máu nóng sẽ đòi hỏi sự tiêu hao năng lượng hoàn toàn không hợp lý. Sự tiến hóa đã đặt các tế bào và mô vào các bộ phận ngoại vi của cơ thể có khả năng thực hiện các chức năng của chúng ở các nhiệt độ khác nhau. Và ngược lại, trong các bộ phận bên trong cơ thể có những cơ quan cực kỳ nhạy cảm với những thay đổi về điều kiện nhiệt độ. Ví dụ, nhu cầu của tế bào gan và đặc biệt là tế bào thần kinh não ở mức nhiệt độ không đổi không thể so sánh được với nhu cầu tương tự của tế bào biểu mô da và mỡ dưới da. Theo đó, đối tượng điều chỉnh không phải là trạng thái nhiệt của toàn bộ cơ thể mà chỉ của các cơ quan nội tạng.
Không có sự đồng thuận giữa các chuyên gia về tham số cụ thể giúp duy trì sự ổn định. Một số người coi đối tượng điều chỉnh là nhiệt độ cơ thể, một số khác - hàm lượng nhiệt của nó, và những thứ khác - lượng dòng nhiệt tỏa ra từ nó.
Cơ thể của động vật đẳng nhiệt được chia thành hai phần: cốt lõi Và vỏ bọc. Nhiệt được tạo ra trong “lõi” và “vỏ” sẽ tản nhiệt ra môi trường. Trong môi trường nóng bức và/hoặc với mức độ hoạt động thể chất cao, ranh giới của “cốt lõi” sẽ mở rộng. Ngược lại, trong môi trường lạnh và khi nghỉ ngơi, “lõi” của cơ thể bị thu hẹp và theo đó, “lớp vỏ” của nó giãn ra. Vì vậy, “cốt lõi” của cơ thể trong mọi trường hợp đều bao gồm các cơ quan nội tạng (rất nhiều nhiệt được tạo ra ở gan, ruột, não) và đôi khi là cơ xương. “Vỏ” bao gồm: da và mô mỡ dưới da (luôn luôn) và đôi khi là cơ xương. Do đó, “lõi” và “vỏ” (sau đây các thuật ngữ này được đưa ra không có dấu ngoặc kép) không phải là các khái niệm hình thái mà là các khái niệm chức năng. Ranh giới giữa chúng không cố định và thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường, tính chất cách nhiệt của quần áo hoặc lông thú và mức độ hoạt động thể chất (Hình 11.8).
Trong môi trường bên ngoài không thuận lợi, cơ thể hy sinh chế độ nhiệt độ của vỏ (da, lớp dưới da, thậm chí cả cơ xương), tập trung mọi nỗ lực vào việc duy trì mức nhiệt độ không đổi của lõi (não và trung thất, trong đó các mạch máu vận chuyển máu lên não).
Khôi phục mức nhiệt độ bình thường (vỏ) (+34 ° C) là nhiệm vụ phụ mà cơ thể thực hiện ngay khi có cơ hội. Do đó, nhiệt độ của các bộ phận ngoại vi của cơ thể động vật máu nóng dao động đáng kể mà không gây bất kỳ tổn hại nào đến sức khỏe và hoạt động của nó. Do đó, ở một người, nhiệt độ của các ngón tay có thể thay đổi mà không gây đau trong phạm vi ít nhất ba chục độ C (khoảng từ +15 đến +45 ° C). Do đó, khái niệm về tính không đổi nên gắn liền với nhiệt độ lõi ở mức độ lớn hơn so với nhiệt độ vỏ. Tỷ lệ này phản ánh Công thức Barton cho tỷ lệ nhiệt độ cơ thể trung bình người:
Ttela = 2/3 lõi T + 1/3 vỏ(1).
Các hệ số 2/3 và 1/3 được đưa ra cho cái gọi là môi trường nhiệt độ trung hòa(nhiệt độ không khí +22 °C, người mặc quần áo nhẹ) và trạng thái nghỉ ngơi. Trong điều kiện lạnh, sự co rút của lõi cơ thể sẽ dẫn đến giảm hệ số thứ nhất và tăng tương ứng ở hệ số thứ hai. Trong môi trường nóng và/hoặc khi hoạt động cơ bắp nặng, hệ số đầu tiên có thể đạt tới 1 và hệ số thứ hai - 0.
Nhiệt độ cơ thể được đo theo nhiều cách khác nhau: bằng cách nhúng nhiệt kế vào trực tràng hoặc đại tràng sigma - trực tràng hoặc thuộc địa nhiệt độ (ở người là 37,0-37,2 ° C); vào thực quản, tới mức của tim - thực quản; dưới lưỡi - miệng, hoặc dưới lưỡi(ở người thấp hơn trực tràng 0,2-0,5 o C); vào ống thính giác bên ngoài gần màng nhĩ, với sự bịt kín bắt buộc của đường đi bằng băng vệ sinh - tai nhiệt độ. Thông tin hữu ích nhất là đo nhiệt độ vùng dưới đồi của não.
Nhiệt độ của vỏ cơ thể chỉ được đo ở những vùng da hở và màng nhầy. Để đánh giá chính xác nó ở một người, nhiều cảm biến nhiệt độ (từ 7 đến 20-30) được ghi lại trên tất cả các vùng chính trên bề mặt cơ thể: trên trán, má, cổ, ngực, bụng, lưng, v.v. mỗi điểm được nhân với một hệ số, phản ánh tỷ lệ của một khu vực nhất định trong tổng diện tích bề mặt của cơ thể và thu được nhiệt độ da trung bình có trọng số (WAT), mà như nhiệt độ cơ thể trung bìnhđược sử dụng trong công thức Barton. Đối với một người trong môi trường nhiệt độ trung tính, TTC là khoảng 33-34°C. Trong các thí nghiệm trên động vật, nhiệt độ của vỏ được lấy là nhiệt độ của bất kỳ bộ phận nào trên cơ thể không được phủ lông dày (đuôi chuột, tai thỏ, v.v.).
Chỉ số phổ biến nhất về trạng thái nhiệt trong thực hành lâm sàng là nhiệt độ vùng nách. (nách nhiệt độ). Nó bị ảnh hưởng bởi cả nhiệt độ lõi và nhiệt độ vỏ nên nhiệt độ nách gần bằng nhiệt độ trung bình của cơ thể (xem công thức Barton). Để đo chính xác nhiệt độ ở nách, nách phải được đóng lại (cánh tay ép vào cơ thể) trong ít nhất 10 phút để có đủ nhiệt tích tụ ở vùng này.
Thông tin có giá trị được cung cấp bằng cách đo nhiệt độ ở các cơ quan cụ thể, trực tiếp hoặc không xâm lấn (từ vùng chiếu của cơ quan lên bề mặt cơ thể - xem Hình 11.13), nhưng cho đến nay phương pháp này vẫn chưa nhận được sự phát triển thích hợp .
Thân nhiệt
Nhiệt độ cơ thể là một chỉ số phức tạp về trạng thái nhiệt của cơ thể động vật và con người.
Duy trì nhiệt độ cơ thể trong giới hạn nhất định là một trong những điều kiện quan trọng nhất để cơ thể hoạt động bình thường. Động vật biến nhiệt, bao gồm động vật không xương sống, cá, động vật lưỡng cư và bò sát, có nhiệt độ cơ thể gần với nhiệt độ môi trường. Động vật đẳng nhiệt - chim và động vật có vú - trong quá trình tiến hóa có được khả năng duy trì nhiệt độ cơ thể không đổi khi nhiệt độ môi trường dao động.
Trong cơ thể sinh vật hằng nhiệt, hai vùng nhiệt độ được phân biệt theo quy ước - vỏ và lõi. Vỏ bao gồm các cấu trúc bề ngoài và các mô - da, mô liên kết, lõi - máu, các cơ quan và hệ thống nội tạng. Nhiệt độ của lõi cao hơn vỏ và tương đối ổn định: chênh lệch nhiệt độ giữa các cơ quan nội tạng là vài phần mười độ, trong đó gan có nhiệt độ cao nhất (khoảng 38°). Nhiệt độ của các cơ quan nội tạng khác, bao gồm cả não, gần với nhiệt độ của máu trong động mạch chủ, quyết định nhiệt độ trung bình của lõi. Trong não của thỏ và một số động vật khác, người ta ghi nhận sự chênh lệch nhiệt độ giữa vỏ não và vùng dưới đồi, lên tới 1°.
Nhiệt độ của vỏ thấp hơn nhiệt độ của lõi từ 5-10° và không giống nhau ở các bộ phận khác nhau của cơ thể, nguyên nhân là do sự khác biệt về nguồn cung cấp máu, kích thước của lớp mỡ dưới da, v.v. Nhiệt độ bề mặt cơ thể phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ môi trường. Khi cơ thể được làm nóng trong thời gian ngắn (ví dụ, trong phòng tắm hơi Phần Lan ở nhiệt độ không khí 80-100°), nhiệt độ của da tứ chi, thường là khoảng 30°, có thể tăng lên 45-48°. °, và khi nguội, giảm xuống 5-10°.
Sự hiện diện của các vùng có nhiệt độ khác nhau trong cơ thể không cho phép xác định rõ ràng nhiệt độ cơ thể. Để mô tả nó, người ta thường sử dụng khái niệm nhiệt độ trung bình có trọng số, được tính bằng nhiệt độ trung bình của tất cả các bộ phận của cơ thể. Chính xác hơn, nhiệt độ cơ thể có thể được đặc trưng bởi một mô hình nhiệt độ - sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt cơ thể (Hình 1.) hoặc trong lõi của nó. Đặc tính của nhiệt độ cơ thể cũng được sử dụng bởi gradient nhiệt độ, được biểu thị bằng vectơ hướng về giá trị nhiệt độ cao nhất và độ lớn của vectơ tương ứng với sự thay đổi nhiệt độ trên một đơn vị chiều dài. Hình ảnh biểu đồ nhiệt độ của cơ thể dưới dạng các đường đẳng nhiệt và các giá trị gradient bổ sung cho nhau: các đường đẳng nhiệt càng gần thì gradient nhiệt độ của các bộ phận cơ thể càng lớn.
Nhiệt độ cơ thể được đo bằng nhiều loại nhiệt kế và cảm biến nhiệt độ. Nhiệt độ lõi có thể được đo khá chính xác (với sai số dưới 0,5°) bằng cách đặt nhiệt kế ở nách, dưới lưỡi, ở trực tràng hoặc ống tai ngoài. Nhiệt độ cơ thể bình thường của con người, đo ở trực tràng, là gần 37°. Nhiệt độ đo dưới lưỡi thấp hơn 0,2-0,3°, ở nách thấp hơn 0,3-0,4°.
Hầu hết mọi người đều có sự dao động nhiệt độ cơ thể hàng ngày được xác định rõ ràng, nằm trong khoảng 0,1-0,6°. Nhiệt độ cơ thể cao nhất được quan sát vào nửa sau của ngày, thấp nhất vào ban đêm. Nhiệt độ cơ thể cũng có sự dao động theo mùa: vào mùa hè cao hơn 0,1-0,3° so với mùa đông. Phụ nữ cũng có nhịp độ thay đổi nhiệt độ cơ thể hàng tháng rõ rệt: trong quá trình rụng trứng, nhiệt độ tăng 0,6-0,8°. Nhiệt độ cơ thể tăng lên được quan sát thấy khi cơ bắp hoạt động mạnh và trải nghiệm cảm xúc mạnh mẽ.
Duy trì sự sống ở động vật hằng nhiệt và con người chỉ có thể thực hiện được trong một phạm vi nhiệt độ cơ thể nhất định. Khoảng cách giữa nhiệt độ bình thường và nhiệt độ gây chết trên của các cơ quan nội tạng là khoảng 6°. Ở người và động vật có vú bậc cao, nhiệt độ gây chết trên là khoảng 43°, ở chim là 46-47°. Nguyên nhân tử vong của động vật và con người nhiệt độ cơ thể khi nhiệt độ cơ thể vượt quá giới hạn tới hạn trên được coi là vi phạm trạng thái cân bằng sinh hóa trong cơ thể do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến tốc độ của các phản ứng sinh hóa khác nhau, cũng như sự gián đoạn của cấu trúc màng là kết quả của sự thay đổi nhiệt trong cấu trúc của các đại phân tử, sự bất hoạt nhiệt của các enzyme xảy ra với tốc độ vượt quá tốc độ tổng hợp của chúng, sự biến tính của protein do đun nóng, thiếu oxy. Nhiệt độ cơ thể gây chết thấp hơn là 15-23°. Với việc làm mát cơ thể nhân tạo (xem Hạ thân nhiệt nhân tạo), khi thực hiện các biện pháp đặc biệt để bảo tồn khả năng sống sót của cơ thể, nhiệt độ cơ thể có thể được hạ xuống giá trị thấp hơn mà không gây nguy hiểm đến tính mạng.
Thay đổi nhiệt độ cơ thể dưới tác động của hoạt động thể chất. Hoạt động của cơ, hơn cả sự gia tăng bất kỳ chức năng sinh lý nào khác, đi kèm với sự phân hủy và tái tổng hợp ATP - đây là một trong những nguồn năng lượng co bóp chính trong tế bào cơ. Nhưng một phần nhỏ năng lượng tiềm năng của macroergs được sử dụng cho công việc bên ngoài, phần còn lại được giải phóng dưới dạng nhiệt - từ 80 đến 90% - và bị “rửa sạch” khỏi tế bào cơ bởi máu tĩnh mạch. Do đó, với tất cả các loại hoạt động của cơ, tải trọng lên bộ máy điều nhiệt tăng mạnh. Nếu anh ta không thể chịu đựng được lượng nhiệt tỏa ra nhiều hơn lúc nghỉ ngơi thì nhiệt độ cơ thể con người sẽ tăng khoảng 6°C sau một giờ làm việc chăm chỉ. Sự truyền nhiệt tăng lên ở người được đảm bảo trong quá trình làm việc do sự đối lưu và bức xạ, do nhiệt độ của da tăng lên và sự trao đổi của lớp không khí ở da tăng lên do chuyển động của cơ thể. Nhưng cách truyền nhiệt chính và hiệu quả nhất là kích hoạt đổ mồ hôi. Tăng cường kích hoạt bộ máy đổ mồ hôi đi kèm với việc giải phóng bradykinin bởi các tế bào tuyến mồ hôi, có tác dụng giãn mạch trên các cơ gần đó và chống lại tác dụng co mạch toàn thân của adrenaline. Nhiệt độ cơ thể tăng lên có lợi trong quá trình làm việc: tính dễ bị kích thích, tính dẫn điện và tính không ổn định của các trung tâm thần kinh tăng lên, độ nhớt của cơ giảm và các điều kiện tách oxy khỏi huyết sắc tố trong máu chảy qua chúng được cải thiện. Nhiệt độ tăng nhẹ có thể được ghi nhận ngay cả ở trạng thái trước khi bắt đầu và không nóng lên (điều này xảy ra có điều kiện).
Nhiệt độ cơ thể con người lúc nghỉ ngơi. Nhiệt độ “lõi” và “vỏ” của cơ thể.
Khả năng của các quá trình quan trọng bị hạn chế bởi phạm vi nhiệt độ hẹp của môi trường bên trong, nơi các phản ứng enzyme cơ bản có thể xảy ra. Đối với con người, nhiệt độ cơ thể giảm xuống dưới 25°C và tăng trên 43°C thường gây tử vong. Các tế bào thần kinh đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Từ quan điểm điều chỉnh nhiệt, cơ thể con người có thể được hình dung bao gồm hai thành phần: lớp vỏ bên ngoài và phần lõi bên trong. Lõi là bộ phận của cơ thể có nhiệt độ không đổi và vỏ là bộ phận của cơ thể có độ dốc nhiệt độ. Qua lớp vỏ có sự trao đổi nhiệt giữa lõi và môi trường. Nhiệt độ của các phần khác nhau của lõi là khác nhau. Ví dụ, ở gan - 37,8-38,0°C, trong não - 36,9-37,8°C. nói chung, nhiệt độ cốt lõi của cơ thể con người là 37,0°C. Nhiệt độ của da người ở các vùng khác nhau dao động từ 24,4 đến 34,4°C. Nhiệt độ thấp nhất được quan sát thấy ở ngón chân, thấp nhất ở nách. Dựa trên cơ sở đo nhiệt độ ở nách mà người ta thường đánh giá nhiệt độ cơ thể tại một thời điểm nhất định. Theo dữ liệu trung bình, nhiệt độ trung bình trên da của một người khỏa thân trong điều kiện nhiệt độ không khí thoải mái là 33-34°C. Có sự dao động sinh học - hàng ngày - về nhiệt độ cơ thể. Biên độ dao động có thể đạt tới 1°. Nhiệt độ cơ thể tối thiểu vào những giờ trước bình minh (3-4 giờ) và tối đa vào ban ngày (16-18 giờ). Những thay đổi này được gây ra bởi sự biến động về mức độ điều tiết, tức là liên quan đến những thay đổi trong hoạt động của hệ thần kinh trung ương. Trong điều kiện vận động gắn với giao điểm của các kinh tuyến giờ, phải mất 1-2 tuần để nhịp nhiệt độ khớp với giờ địa phương mới. Nhịp điệu có thời gian dài hơn có thể được áp dụng cho nhịp sinh học. Nhịp điệu nhiệt độ đồng bộ với chu kỳ kinh nguyệt được biểu hiện rõ ràng nhất. Hiện tượng bất đối xứng nhiệt độ nách cũng được biết đến. Nó được quan sát thấy trong khoảng 54% trường hợp và nhiệt độ ở nách trái cao hơn một chút so với nhiệt độ ở nách bên phải. Sự bất đối xứng cũng có thể xảy ra ở các vùng da khác và mức độ bất đối xứng lớn hơn 0,5° cho thấy bệnh lý. Nhiệt độ cơ thể của một người không đổi chỉ có thể được duy trì nếu quá trình sinh nhiệt và truyền nhiệt của toàn bộ cơ thể diễn ra như nhau. Ở vùng nhiệt độ trung tính (thoải mái) có sự cân bằng giữa sinh nhiệt và truyền nhiệt. Yếu tố hàng đầu quyết định mức độ cân bằng nhiệt là nhiệt độ môi trường. Khi nó đi chệch khỏi vùng thoải mái, một mức cân bằng nhiệt mới được thiết lập trong cơ thể, đảm bảo đẳng nhiệt trong điều kiện môi trường mới. Tỷ lệ sản xuất nhiệt và truyền nhiệt tối ưu được đảm bảo bằng một tập hợp các quá trình sinh lý gọi là điều chỉnh nhiệt. Cần lưu ý rằng một người có thể bắt đầu thực hiện ngay cả những công việc nặng nhọc ở nhiệt độ cơ thể bình thường và chỉ dần dần, chậm hơn nhiều so với thông khí phổi, nhiệt độ cơ thể mới đạt đến giá trị tương ứng với mức độ trao đổi chất chung. Vì vậy, sự gia tăng nhiệt độ cơ thể là điều kiện cần thiết không phải để bắt đầu công việc mà để tiếp tục công việc trong một thời gian dài hoặc ít hơn. Do đó, có lẽ ý nghĩa thích ứng chính của phản ứng này là sự phục hồi hiệu suất trong chính hoạt động cơ bắp.
đẳng nhiệt và điều hòa nhiệt độ.
Để hoạt động sống bình thường và hoạt động của các hệ thống bên trong cơ thể, nhiệt độ của môi trường bên trong phải duy trì ở mức tương đối ổn định, bất chấp sự biến động của nhiệt độ môi trường. Sự ổn định nhiệt độ cơ thể này được gọi là đẳng nhiệt.
Nhiệt độ không đổi này được duy trì bằng một quy trình đặc biệt - điều hòa nhiệt độ.
Mặc dù nhiệt độ môi trường bên trong cơ thể không đổi, nhiệt độ cơ thể con người có thể khác nhau. Trong cơ thể thường có hai nửa: bên ngoài - “ vỏ bọc" và nội bộ - "cốt lõi".
"Cốt lõi" bao gồm tủy sống và não, các cơ quan của ngực, khoang bụng và xương chậu. Nhiệt độ của chúng hầu như luôn không đổi và phụ thuộc một phần nhỏ vào nhiệt độ của môi trường bên ngoài.
"Vỏ bọc" bao gồm các cơ quan và mô nằm ở ngoại vi cơ thể. Chúng bao gồm da và cơ xương. Nhiệt độ của vỏ không cố định mà phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Trong điều kiện bình thường, màng chiếm khoảng 25-30% trọng lượng cơ thể. Nhưng khối lượng của nó không phải là hằng số. Khi nhiệt độ bên ngoài giảm thì thể tích của vỏ tăng lên, khi tăng thì thể tích của vỏ giảm. Điều này phục vụ như một cơ chế quan trọng để điều chỉnh nhiệt độ lõi. Lớp vỏ đóng vai trò như một lớp đệm, làm dịu đi những biến động nhiệt độ đột ngột.
Sự khác biệt cơ bản giữa lõi và vỏ nằm ở bản chất phản ứng của chúng với sự thay đổi nhiệt độ bên ngoài. Hạt nhân phản ứng theo cách “phản tác dụng”: làm mát – bằng cách tăng cung cấp máu và sinh nhiệt, và sưởi ấm – bằng cách giảm lượng máu cung cấp và sinh nhiệt. Vỏ phản ứng theo phương pháp “thích ứng” thụ động: làm nóng - bằng cách tăng lượng máu cung cấp cho các cơ quan được làm nóng và làm mát - bằng cách giảm lượng máu cung cấp cho các vùng được làm mát.
Nhiệt độ cơ thể của một người thường được đánh giá dựa trên số đo ở nách. Ở đây nhiệt độ của người khỏe mạnh là 36,5-36,9˚C. Khoảng nhiệt độ này thuận lợi nhất cho việc xảy ra mọi phản ứng hóa học, cho hoạt động của não và toàn bộ cơ thể.
Các vùng khác nhau trên bề mặt da có nhiệt độ khác nhau. Thông thường nhiệt độ của da ở thân và đầu tương đối cao hơn (33-34˚C). Nhiệt độ ở tay và chân thấp hơn. Chênh lệch nhiệt độ giữa thân và tay chân là 10˚C trở lên. Nhiệt độ da cao nhất là ở vùng cổ và thấp nhất là ở ngón tay, ngón chân.
Nhiệt độ của môi trường bên ngoài mà tại đó con người không có cảm giác nóng hoặc lạnh được gọi là vùng nhiệt trung hòa của môi trường.Đối với một người mặc quần áo bình thường khi nghỉ ngơi, nhiệt độ không khí trung hòa nhiệt độ là 19 - 22˚С và đối với người trần truồng là 28 - 31˚С. Nhiệt độ nước trung tính là 35˚С.
Nhiệt độ cơ thể không cố định mà dao động trong ngày trong khoảng 0,5-0,7˚C. Nghỉ ngơi và ngủ giảm, hoạt động cơ bắp làm tăng nhiệt độ cơ thể. Nhiệt độ tối đa được quan sát vào lúc 16-18 giờ vào buổi tối, tối thiểu là 3-4 giờ vào buổi sáng. Biến động nhiệt độ có thể bị đảo ngược đối với người làm ca đêm.
A. Sự sống của con người chỉ có thể diễn ra trong một phạm vi nhiệt độ hẹp.
Nhiệt độ có tác động đáng kể đến quá trình sống trong cơ thể con người và hoạt động sinh lý của nó. Các quá trình sống bị giới hạn ở một phạm vi nhiệt độ bên trong hẹp mà trong đó các phản ứng enzym cơ bản có thể xảy ra. Đối với con người, nhiệt độ cơ thể giảm xuống dưới 25°C và tăng trên 43°C thường gây tử vong. Các tế bào thần kinh đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ.
Nhiệt gây ra mồ hôi nhiều, dẫn đến cơ thể bị mất nước, mất muối khoáng và vitamin tan trong nước. Hậu quả của những quá trình này là máu đặc lại, rối loạn chuyển hóa muối, bài tiết dạ dày và phát triển tình trạng thiếu vitamin. Mức giảm khối lượng có thể chấp nhận được do bay hơi là 2-3%. Khi giảm 6% trọng lượng do bay hơi, hoạt động tinh thần bị suy giảm và khi giảm 15-20% trọng lượng thì tử vong sẽ xảy ra. Tác động mang tính hệ thống của nhiệt độ cao gây ra những thay đổi trong hệ tim mạch: nhịp tim tăng, huyết áp thay đổi, khả năng hoạt động của tim suy yếu. Tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ cao dẫn đến tích tụ nhiệt trong cơ thể, đồng thời nhiệt độ cơ thể có thể tăng lên 38-41°C và say nắng có thể xảy ra dẫn đến mất ý thức.
Nhiệt độ thấp có thể gây hạ thân nhiệt và làm mát cơ thể. Khi làm mát, cơ thể theo phản xạ giảm truyền nhiệt và tăng sản sinh nhiệt. Sự giảm truyền nhiệt xảy ra do co thắt (co thắt) mạch máu và tăng khả năng chịu nhiệt của các mô cơ thể. Tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ thấp dẫn đến co thắt mạch máu dai dẳng và làm gián đoạn dinh dưỡng của mô. Sự gia tăng sản sinh nhiệt trong quá trình làm mát đạt được nhờ nỗ lực của các quá trình trao đổi chất oxy hóa trong cơ thể (nhiệt độ cơ thể giảm 1°C đi kèm với sự gia tăng các quá trình trao đổi chất thêm 10°C). Tiếp xúc với nhiệt độ thấp đi kèm với sự gia tăng huyết áp, thể tích hít vào và giảm nhịp hô hấp. Làm mát cơ thể làm thay đổi quá trình chuyển hóa carbohydrate. Làm mát tuyệt vời đi kèm với việc giảm nhiệt độ cơ thể, ức chế chức năng của các cơ quan và hệ thống cơ thể.
B. Lõi và vỏ ngoài của cơ thể.
Từ quan điểm điều chỉnh nhiệt, cơ thể con người có thể được hình dung bao gồm hai thành phần - bên ngoài. vỏ bọc và nội bộ hạt nhân.
Cốt lõi- đây là bộ phận của cơ thể có nhiệt độ không đổi (các cơ quan nội tạng) và vỏ bọc- một bộ phận của cơ thể trong đó có sự chênh lệch nhiệt độ (đây là những mô thuộc lớp bề mặt của cơ thể dày 2,5 cm). Thông qua lớp vỏ có sự trao đổi nhiệt giữa lõi và môi trường, tức là sự thay đổi độ dẫn nhiệt của vỏ quyết định sự ổn định nhiệt độ của lõi. Độ dẫn nhiệt thay đổi do thay đổi lượng máu cung cấp và lượng máu lấp đầy các mô màng.
Nhiệt độ của các phần khác nhau của lõi là khác nhau. Ví dụ ở gan: 37,8-38,0°C, ở não: 36,9-37,8°C. Nói chung, nhiệt độ trung tâm của cơ thể con người là 37,0°C.Điều này đạt được thông qua các quá trình điều hòa nhiệt độ nội sinh, kết quả là sự cân bằng ổn định giữa lượng nhiệt sinh ra trong cơ thể trên một đơn vị thời gian ( sản xuất nhiệt) và lượng nhiệt cơ thể toả ra môi trường trong thời gian đó ( truyền nhiệt).
Nhiệt độ của da người ở các vùng khác nhau dao động từ 24,4°C đến 34,4°C. Nhiệt độ thấp nhất được quan sát thấy ở ngón chân, cao nhất ở nách. Dựa trên cơ sở đo nhiệt độ ở nách mà người ta thường đánh giá nhiệt độ cơ thể tại một thời điểm nhất định.
Theo dữ liệu trung bình, nhiệt độ trung bình trên da của một người khỏa thân trong điều kiện nhiệt độ không khí thoải mái là 33-34°C. Có sự dao động hàng ngày về nhiệt độ cơ thể. Biên độ dao động có thể đạt tới 1°C. Nhiệt độ cơ thể tối thiểu vào những giờ trước bình minh (3-4 giờ) và tối đa vào ban ngày (16-18 giờ).
Hiện tượng bất đối xứng nhiệt độ cũng được biết đến. Nó được quan sát thấy trong khoảng 54% trường hợp và nhiệt độ ở nách trái cao hơn một chút so với nhiệt độ ở nách bên phải. Sự bất đối xứng cũng có thể xảy ra ở các vùng da khác và mức độ bất đối xứng nghiêm trọng trên 0,5°C cho thấy bệnh lý.
B. Truyền nhiệt. Cân bằng sinh nhiệt và truyền nhiệt trong cơ thể con người.
Quá trình sống của con người đi kèm với việc sinh nhiệt liên tục trong cơ thể và thải nhiệt lượng đó ra môi trường. Sự trao đổi nhiệt năng giữa cơ thể và môi trường gọi là p trao đổi nhiệt. Sự sinh nhiệt và truyền nhiệt là do hoạt động của hệ thần kinh trung ương, có chức năng điều hòa quá trình trao đổi chất, tuần hoàn máu, đổ mồ hôi và hoạt động của cơ xương.
Cơ thể con người là một hệ thống tự điều chỉnh với nguồn nhiệt bên trong, trong đó, ở điều kiện bình thường, nhiệt sinh ra (lượng nhiệt sinh ra) bằng lượng nhiệt tỏa ra môi trường bên ngoài (truyền nhiệt). Sự ổn định nhiệt độ cơ thể được gọi là đẳng nhiệt. Nó đảm bảo sự độc lập của các quá trình trao đổi chất trong các mô và cơ quan khỏi sự biến động của nhiệt độ môi trường.
Nhiệt độ bên trong cơ thể con người không đổi (36,5-37°C) do sự điều hòa cường độ sinh nhiệt và truyền nhiệt tùy thuộc vào nhiệt độ bên ngoài. Và nhiệt độ của da người khi tiếp xúc với điều kiện bên ngoài có thể dao động trong một phạm vi tương đối rộng.
Trong 1 giờ, cơ thể con người tạo ra lượng nhiệt cần thiết để đun sôi 1 lít nước đá. Và nếu cơ thể là một trường hợp không thấm nhiệt thì trong vòng một giờ, nhiệt độ cơ thể sẽ tăng khoảng 1,5 ° C, và sau 40 giờ nó sẽ đạt đến nhiệt độ sôi của nước. Khi làm việc nặng nhọc, nhiệt sinh ra tăng lên gấp nhiều lần. Tuy nhiên, nhiệt độ cơ thể của chúng ta không thay đổi. Tại sao? Tất cả đều nhằm cân bằng quá trình hình thành và giải phóng nhiệt trong cơ thể.
Yếu tố hàng đầu quyết định mức độ cân bằng nhiệt là nhiệt độ môi trường xung quanh. Khi nó đi chệch khỏi vùng thoải mái, một mức cân bằng nhiệt mới được thiết lập trong cơ thể, đảm bảo đẳng nhiệt trong điều kiện môi trường mới. Sự ổn định nhiệt độ cơ thể này được đảm bảo bởi cơ chế điều hòa nhiệt độ, bao gồm quá trình sinh nhiệt và quá trình giải phóng nhiệt, được điều hòa bởi con đường thần kinh nội tiết.
D. Khái niệm điều nhiệt của cơ thể.
Điều chỉnh nhiệt- đây là một tập hợp các quá trình sinh lý nhằm duy trì sự ổn định tương đối của nhiệt độ cơ thể trong điều kiện nhiệt độ môi trường thay đổi bằng cách điều chỉnh quá trình sinh nhiệt và truyền nhiệt. Điều hòa nhiệt độ nhằm mục đích ngăn ngừa sự xáo trộn trong cân bằng nhiệt của cơ thể hoặc khôi phục nó nếu những rối loạn đó đã xảy ra và được thực hiện thông qua con đường thần kinh thể dịch.
Người ta thường chấp nhận rằng điều hòa nhiệt độ chỉ là đặc điểm của động vật hằng nhiệt (bao gồm động vật có vú (bao gồm cả con người) và chim), cơ thể của chúng có khả năng duy trì nhiệt độ của các vùng bên trong cơ thể ở mức tương đối ổn định và khá cao (khoảng 37-38°C ở động vật có vú và 40-42°C ở chim) bất kể sự thay đổi nhiệt độ môi trường.
Cơ chế điều chỉnh nhiệt độ có thể được biểu diễn dưới dạng hệ thống tự kiểm soát điều khiển học có phản hồi. Sự dao động nhiệt độ trong không khí xung quanh ảnh hưởng đến sự hình thành thụ thể đặc biệt ( cơ quan cảm nhận nhiệt), nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Các cơ quan thụ cảm nhiệt truyền thông tin về trạng thái nhiệt của cơ quan đến các trung tâm điều nhiệt, đến lượt các trung tâm điều nhiệt, thông qua các sợi thần kinh, hormone và các hoạt chất sinh học khác, thay đổi mức độ truyền nhiệt và sản sinh nhiệt hoặc các bộ phận của cơ thể (điều hòa nhiệt độ cục bộ). ) hoặc toàn bộ cơ thể. Khi các trung tâm điều nhiệt bị tắt bởi các hóa chất đặc biệt, cơ thể sẽ mất khả năng duy trì nhiệt độ không đổi. Tính năng này đã được sử dụng trong y học trong những năm gần đây để làm mát cơ thể nhân tạo trong các ca phẫu thuật tim phức tạp.
Cơ quan cảm nhận nhiệt độ da.
Người ta ước tính rằng con người có khoảng 150.000 cơ quan cảm lạnh và 16.000 cơ quan cảm nhận nhiệt phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ của các cơ quan nội tạng. Cơ quan cảm nhận nhiệt nằm ở da, các cơ quan nội tạng, đường hô hấp, cơ xương và hệ thần kinh trung ương.
Cơ quan cảm nhận nhiệt độ của da có khả năng thích ứng nhanh chóng và không phản ứng nhiều với nhiệt độ cũng như những thay đổi của nó. Số lượng thụ thể tối đa nằm ở đầu và cổ, tối thiểu - ở các chi.
Các thụ thể lạnh ít nhạy cảm hơn và ngưỡng nhạy cảm của chúng là 0,012°C (khi được làm lạnh). Ngưỡng nhạy cảm của thụ thể nhiệt cao hơn và lên tới 0,007°C. Điều này có lẽ là do cơ thể quá nóng nguy hiểm hơn.
D. Các loại điều chỉnh nhiệt.
Điều chỉnh nhiệt độ có thể được chia thành hai loại chính:
1. Điều chỉnh nhiệt vật lý:
Bốc hơi (đổ mồ hôi);
Bức xạ (bức xạ);
Đối lưu.
2. Điều hòa nhiệt độ hóa học.
hợp đồng sinh nhiệt;
Sinh nhiệt không co bóp.
Điều chỉnh nhiệt vật lý(một quá trình loại bỏ nhiệt khỏi cơ thể) - đảm bảo duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định bằng cách thay đổi sự giải phóng nhiệt của cơ thể thông qua dẫn truyền qua da (dẫn và đối lưu), bức xạ (bức xạ) và bay hơi nước. Sự giải phóng nhiệt liên tục được tạo ra trong cơ thể được điều chỉnh bởi sự thay đổi độ dẫn nhiệt của da, lớp mỡ dưới da và lớp biểu bì. Sự truyền nhiệt phần lớn được điều chỉnh bởi động lực tuần hoàn máu trong các mô dẫn nhiệt và cách nhiệt. Khi nhiệt độ môi trường tăng lên, sự bay hơi bắt đầu chiếm ưu thế trong quá trình truyền nhiệt.
Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ là những con đường truyền nhiệt thụ động dựa trên các định luật vật lý. Chúng chỉ có hiệu quả nếu duy trì được độ dốc nhiệt độ dương. Chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường càng nhỏ thì nhiệt lượng tỏa ra càng ít. Ở những chỉ số tương tự hoặc ở nhiệt độ môi trường cao, những cách nêu trên không những không hiệu quả mà cơ thể còn nóng lên. Trong những điều kiện này, cơ thể chỉ kích hoạt một cơ chế giải phóng nhiệt - đổ mồ hôi.
Ở nhiệt độ môi trường thấp (15°C trở xuống), khoảng 90% lượng nhiệt truyền hàng ngày xảy ra do dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt. Trong những điều kiện này, không thấy đổ mồ hôi. Ở nhiệt độ không khí 18-22°C, sự truyền nhiệt do dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt giảm đi, nhưng sự mất nhiệt của cơ thể tăng lên do sự bốc hơi ẩm từ bề mặt da. Khi nhiệt độ môi trường tăng lên 35°C, việc truyền nhiệt bằng bức xạ và đối lưu trở nên không thể thực hiện được và nhiệt độ cơ thể được duy trì ở mức không đổi chỉ nhờ sự bốc hơi nước từ bề mặt da và phế nang của phổi. Khi độ ẩm không khí cao, khả năng thoát hơi nước khó khăn, cơ thể có thể bị quá nóng và có thể bị say nắng.
Ở một người ở trạng thái nghỉ ngơi, ở nhiệt độ không khí khoảng 20°C và tổng lượng nhiệt truyền là 419 kJ (100 kcal) mỗi giờ, 66% bị mất qua bức xạ, bốc hơi nước - 19%, đối lưu - 15% tổng lượng nhiệt sự mất nhiệt của cơ thể.
Điều hòa nhiệt độ hóa học(quá trình đảm bảo sự hình thành nhiệt trong cơ thể) - được thực hiện thông qua quá trình trao đổi chất và thông qua quá trình sản sinh nhiệt của các mô như cơ, cũng như gan, mỡ nâu, nghĩa là bằng cách thay đổi mức độ sinh nhiệt - bằng cách tăng hoặc làm suy yếu cường độ trao đổi chất trong tế bào của cơ thể. Khi các chất hữu cơ bị oxy hóa, năng lượng được giải phóng. Một phần năng lượng dùng để tổng hợp ATP (adenosine triphosphate là một nucleotide có vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình trao đổi năng lượng và các chất trong cơ thể). Năng lượng tiềm tàng này có thể được cơ thể sử dụng cho các hoạt động tiếp theo. Tất cả các mô đều là nguồn nhiệt trong cơ thể. Máu chảy qua mô nóng lên. Nhiệt độ môi trường tăng lên làm giảm phản xạ trao đổi chất, do đó sự sinh nhiệt trong cơ thể giảm. Khi nhiệt độ môi trường giảm, cường độ của các quá trình trao đổi chất theo phản xạ tăng lên và sinh nhiệt tăng lên.
Việc kích hoạt cơ chế điều nhiệt hóa học xảy ra khi cơ chế điều nhiệt vật lý không đủ để duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định.
Chúng ta hãy xem xét các loại điều chỉnh nhiệt này.
Điều chỉnh nhiệt vật lý:
Dưới điều hòa nhiệt độ vật lý hiểu tập hợp các quá trình sinh lý dẫn đến thay đổi mức độ truyền nhiệt. Có những cách sau để cơ thể thải nhiệt ra môi trường:
Bốc hơi (đổ mồ hôi);
Bức xạ (bức xạ);
Dẫn nhiệt (dẫn nhiệt);
Đối lưu.
Chúng ta hãy xem xét chúng chi tiết hơn:
1. Sự bay hơi (đổ mồ hôi):
Sự bay hơi (đổ mồ hôi)- là sự giải phóng năng lượng nhiệt ra môi trường do sự bốc hơi của mồ hôi hoặc hơi ẩm từ bề mặt da và màng nhầy của đường hô hấp. Ở người, mồ hôi được tiết ra liên tục bởi các tuyến mồ hôi của da (“có thể sờ thấy” hoặc tuyến, mất nước) và màng nhầy của đường hô hấp được giữ ẩm (mất nước “không thể nhận thấy”). Đồng thời, sự mất nước “có thể cảm nhận được” của cơ thể có tác động đáng kể hơn đến tổng lượng nhiệt tỏa ra do bay hơi so với lượng nhiệt “không thể nhận thấy được”.
Ở nhiệt độ môi trường xung quanh khoảng 20°C, tốc độ bay hơi của hơi ẩm là khoảng 36 g/h. Vì 0,58 kcal năng lượng nhiệt được sử dụng cho việc bay hơi 1 g nước ở người, nên có thể dễ dàng tính toán rằng thông qua quá trình bay hơi, cơ thể người trưởng thành sẽ giải phóng khoảng 20% tổng lượng nhiệt tiêu tán ra môi trường trong những điều kiện này. Nhiệt độ bên ngoài tăng, thực hiện công việc thể chất và mặc quần áo cách nhiệt trong thời gian dài sẽ làm tăng lượng mồ hôi và có thể tăng lên 500-2.000 g/h.
Một người không chịu được nhiệt độ môi trường tương đối thấp (32°C) trong không khí ẩm. Một người có thể ở trong không khí khô hoàn toàn mà không thấy quá nóng trong 2-3 giờ ở nhiệt độ 50-55°C. Quần áo không thấm khí (cao su, dày, v.v.), ngăn cản sự bay hơi của mồ hôi, cũng kém dung nạp: lớp không khí giữa quần áo và cơ thể nhanh chóng bị bão hòa hơi nước và mồ hôi ngừng bay hơi thêm.
Quá trình truyền nhiệt qua bay hơi, tuy chỉ là một trong những phương pháp điều nhiệt nhưng có một ưu điểm đặc biệt - nếu nhiệt độ bên ngoài vượt quá nhiệt độ trung bình của da thì cơ thể không thể truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài bằng các phương pháp điều nhiệt khác ( bức xạ, đối lưu và dẫn nhiệt), mà chúng ta sẽ xem xét dưới đây. Trong những điều kiện này, cơ thể bắt đầu hấp thụ nhiệt từ bên ngoài, và cách duy nhất để tản nhiệt là tăng khả năng bốc hơi ẩm từ bề mặt cơ thể. Sự bay hơi như vậy có thể xảy ra miễn là độ ẩm không khí xung quanh vẫn dưới 100%. Khi đổ mồ hôi nhiều, độ ẩm cao và tốc độ không khí thấp, khi những giọt mồ hôi không có thời gian bay hơi, hợp nhất và chảy ra khỏi bề mặt cơ thể, quá trình truyền nhiệt bằng bay hơi trở nên kém hiệu quả.
Khi mồ hôi bay hơi, cơ thể chúng ta giải phóng năng lượng. Trên thực tế, nhờ năng lượng của cơ thể chúng ta, các phân tử chất lỏng (tức là mồ hôi) phá vỡ liên kết phân tử và chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Năng lượng được sử dụng để phá vỡ các liên kết và kết quả là nhiệt độ cơ thể giảm xuống. Một chiếc tủ lạnh hoạt động theo nguyên tắc tương tự. Anh ta quản lý để duy trì nhiệt độ bên trong buồng thấp hơn nhiều so với nhiệt độ môi trường. Nó làm được điều này nhờ vào lượng điện tiêu thụ. Và chúng tôi làm điều này bằng cách sử dụng năng lượng thu được từ quá trình phân hủy các sản phẩm thực phẩm.
Kiểm soát việc lựa chọn quần áo có thể giúp giảm tổn thất nhiệt do bay hơi. Quần áo nên được lựa chọn dựa trên điều kiện thời tiết và hoạt động hiện tại. Đừng lười cởi bỏ quần áo thừa khi tải trọng của bạn tăng lên. Bạn sẽ đổ mồ hôi ít hơn. Và đừng lười mặc lại khi hết tải. Loại bỏ lớp chắn nước và gió nếu không có mưa hoặc gió, nếu không quần áo của bạn sẽ bị ướt từ bên trong do mồ hôi. Và khi tiếp xúc với quần áo ướt, chúng ta cũng bị mất nhiệt thông qua tính dẫn nhiệt. Nước dẫn nhiệt tốt hơn không khí 25 lần. Điều này có nghĩa là khi mặc quần áo ướt, chúng ta mất nhiệt nhanh hơn 25 lần. Đây là lý do tại sao việc giữ cho quần áo của bạn luôn khô ráo là điều quan trọng.
Sự bay hơi được chia thành 2 loại:
MỘT) Mồ hôi không thể nhận ra(không có sự tham gia của tuyến mồ hôi) là sự bốc hơi nước từ bề mặt phổi, màng nhầy của đường hô hấp và nước thấm qua biểu mô của da (sự bốc hơi từ bề mặt da xảy ra ngay cả khi da khô). ).
Lên đến 400 ml nước bay hơi qua đường hô hấp mỗi ngày, tức là. cơ thể mất tới 232 kcal mỗi ngày. Nếu cần thiết, giá trị này có thể tăng lên do khó thở vì nhiệt. Trung bình mỗi ngày có khoảng 240 ml nước thấm qua lớp biểu bì. Hậu quả là cơ thể mất tới 139 kcal mỗi ngày theo cách này. Giá trị này, theo quy định, không phụ thuộc vào các quy trình quản lý và các yếu tố môi trường khác nhau.
b) Cảm nhận mồ hôi(với sự tham gia tích cực của tuyến mồ hôi) - Đây là sự truyền nhiệt thông qua sự bay hơi của mồ hôi. Trung bình mỗi ngày ở nhiệt độ môi trường thoải mái, 400-500 ml mồ hôi tiết ra, do đó giải phóng tới 300 kcal năng lượng. Sự bay hơi của 1 lít mồ hôi ở một người nặng 75 kg có thể làm giảm nhiệt độ cơ thể xuống 10°C. Tuy nhiên, nếu cần thiết, lượng mồ hôi có thể tăng lên 12 lít mỗi ngày, tức là. Bạn có thể mất tới 7.000 kcal mỗi ngày thông qua việc đổ mồ hôi.
Hiệu quả bay hơi phần lớn phụ thuộc vào môi trường: nhiệt độ càng cao và độ ẩm càng thấp thì hiệu quả của cơ chế truyền nhiệt của mồ hôi càng lớn. Ở độ ẩm 100%, sự bay hơi là không thể. Với độ ẩm không khí cao, nhiệt độ cao khó chịu đựng hơn so với độ ẩm thấp. Trong không khí bão hòa hơi nước (ví dụ như trong nhà tắm), mồ hôi tiết ra với số lượng lớn, nhưng không bay hơi và chảy ra khỏi da. Việc đổ mồ hôi như vậy không góp phần truyền nhiệt: chỉ phần mồ hôi bay hơi trên bề mặt da mới quan trọng cho việc truyền nhiệt (phần mồ hôi này tạo thành mồ hôi hiệu quả).
2. Bức xạ (bức xạ):
Bức xạ (bức xạ)- đây là phương pháp truyền nhiệt ra môi trường bằng bề mặt cơ thể con người dưới dạng sóng điện từ trong dải hồng ngoại (a=5-20 micron). Do bức xạ, mọi vật có nhiệt độ lớn hơn độ không tuyệt đối đều phát ra năng lượng. Bức xạ điện từ truyền tự do trong chân không; không khí trong khí quyển cũng có thể được coi là “trong suốt” đối với nó.
Như bạn đã biết, bất kỳ vật nào được nung nóng trên nhiệt độ môi trường đều tỏa ra nhiệt. Mọi người đều cảm thấy nó đang ngồi quanh đống lửa. Ngọn lửa tỏa nhiệt và làm nóng các vật xung quanh. Đồng thời, ngọn lửa mất nhiệt.
Cơ thể con người bắt đầu tỏa nhiệt ngay khi nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới nhiệt độ bề mặt da. Để ngăn ngừa sự mất nhiệt do bức xạ, bạn cần bảo vệ những vùng tiếp xúc của cơ thể. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng quần áo. Vì vậy, chúng ta tạo ra một lớp không khí trong quần áo giữa da và môi trường. Nhiệt độ của lớp này sẽ bằng nhiệt độ cơ thể và sự mất nhiệt do bức xạ sẽ giảm đi. Tại sao sự mất nhiệt không dừng lại hoàn toàn? Bởi lúc này quần áo đã được làm nóng sẽ tỏa nhiệt, làm mất đi nhiệt lượng. Và ngay cả khi bạn mặc thêm một lớp quần áo khác, bức xạ vẫn không ngăn được.
Lượng nhiệt cơ thể tỏa ra môi trường bằng bức xạ tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của bức xạ (diện tích bề mặt cơ thể không được quần áo che phủ) và sự chênh lệch nhiệt độ trung bình của da và nhiệt độ cơ thể. môi trường. Ở nhiệt độ môi trường xung quanh là 20°C và độ ẩm không khí tương đối là 40-60%, cơ thể người trưởng thành tiêu tán khoảng 40-50% tổng lượng nhiệt tỏa ra bởi bức xạ. Nếu nhiệt độ môi trường vượt quá nhiệt độ trung bình của da, cơ thể con người, hấp thụ tia hồng ngoại phát ra từ các vật thể xung quanh, sẽ nóng lên.
Sự truyền nhiệt bằng bức xạ tăng khi nhiệt độ môi trường giảm và giảm khi nhiệt độ tăng. Trong điều kiện nhiệt độ môi trường không đổi, bức xạ từ bề mặt cơ thể tăng lên khi nhiệt độ da tăng và giảm khi nhiệt độ giảm. Nếu nhiệt độ trung bình của bề mặt da và môi trường bằng nhau (chênh lệch nhiệt độ bằng 0), thì việc truyền nhiệt bằng bức xạ sẽ trở nên không thể.
Có thể giảm sự truyền nhiệt của cơ thể bằng bức xạ bằng cách giảm diện tích bề mặt của bức xạ - thay đổi vị trí cơ thể. Ví dụ, khi chó hoặc mèo bị lạnh, chúng cuộn tròn thành quả bóng, do đó làm giảm bề mặt truyền nhiệt; Ngược lại, khi trời nóng, động vật chiếm vị trí mà bề mặt truyền nhiệt tăng lên nhiều nhất có thể. Một người “cuộn tròn thành quả bóng” khi ngủ trong phòng lạnh không bị tước đi phương pháp điều chỉnh nhiệt độ vật lý này.
3. Dẫn nhiệt (dẫn nhiệt):
Dẫn nhiệt (dẫn nhiệt)- đây là phương thức truyền nhiệt xảy ra trong quá trình tiếp xúc, tiếp xúc của cơ thể con người với cơ thể vật chất khác. Lượng nhiệt cơ thể tỏa ra môi trường theo cách này tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ trung bình của các vật tiếp xúc, diện tích bề mặt tiếp xúc, thời gian tiếp xúc nhiệt và độ dẫn nhiệt của vật tiếp xúc thân hình.
Sự mất nhiệt do dẫn nhiệt xảy ra khi tiếp xúc trực tiếp với vật lạnh. Lúc này, cơ thể chúng ta tỏa nhiệt. Tốc độ mất nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào độ dẫn nhiệt của vật mà chúng ta tiếp xúc. Ví dụ, độ dẫn nhiệt của đá cao gấp 10 lần so với gỗ. Vì vậy, ngồi trên đá, chúng ta sẽ mất nhiệt nhanh hơn rất nhiều. Có lẽ bạn đã nhận thấy rằng ngồi trên một tảng đá có phần lạnh hơn ngồi trên một khúc gỗ.
Giải pháp? Cách nhiệt cơ thể bạn khỏi các vật lạnh bằng chất dẫn nhiệt kém. Nói một cách đơn giản, chẳng hạn, nếu bạn đang đi du lịch trên núi, thì khi bạn nghỉ ngơi, hãy ngồi trên một tấm thảm du lịch hoặc một bó quần áo. Vào ban đêm, hãy nhớ lót một tấm thảm du lịch dưới túi ngủ phù hợp với điều kiện thời tiết. Hoặc, trong trường hợp cực đoan, một lớp dày cỏ khô hoặc lá thông. Trái đất dẫn nhiệt (và do đó “lấy”) nhiệt tốt và nguội đi rất nhiều vào ban đêm. Vào mùa đông, không cầm vật kim loại bằng tay trần. Sử dụng găng tay. Trong những đợt sương giá nghiêm trọng, các vật kim loại có thể gây tê cóng cục bộ.
Không khí khô và mô mỡ có đặc tính dẫn nhiệt thấp và là chất cách nhiệt (dẫn nhiệt kém). Quần áo làm giảm sự truyền nhiệt. Sự mất nhiệt được ngăn chặn nhờ lớp không khí tĩnh nằm giữa quần áo và da. Cấu trúc chứa không khí có cấu trúc tế bào càng mịn thì đặc tính cách nhiệt của quần áo càng cao. Điều này giải thích đặc tính cách nhiệt tốt của quần áo len và lông thú, cho phép cơ thể con người giảm sự tản nhiệt thông qua tính dẫn nhiệt. Nhiệt độ không khí dưới quần áo đạt tới 30°C. Và ngược lại, cơ thể trần truồng mất nhiệt vì không khí trên bề mặt của nó liên tục thay đổi. Vì vậy, nhiệt độ da của các bộ phận trần trụi của cơ thể thấp hơn nhiều so với các bộ phận mặc quần áo.
Không khí ẩm bão hòa hơi nước được đặc trưng bởi tính dẫn nhiệt cao. Do đó, một người ở trong môi trường có độ ẩm cao và nhiệt độ thấp đi kèm với sự mất nhiệt của cơ thể tăng lên. Quần áo ướt cũng mất đi đặc tính cách nhiệt.
4. Đối lưu:
đối lưu- đây là phương pháp truyền nhiệt từ cơ thể, được thực hiện bằng cách truyền nhiệt bằng cách chuyển động của các phân tử không khí (nước). Để tản nhiệt bằng đối lưu, cần có một luồng không khí có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của da trên bề mặt cơ thể. Trong trường hợp này, lớp không khí tiếp xúc với da nóng lên, giảm mật độ, tăng lên và được thay thế bằng không khí lạnh hơn và đậm đặc hơn. Trong điều kiện nhiệt độ không khí là 20°C và độ ẩm tương đối là 40-60%, cơ thể người trưởng thành thải khoảng 25-30% nhiệt ra môi trường thông qua dẫn nhiệt và đối lưu (đối lưu cơ bản). Khi tốc độ dòng không khí (gió, thông gió) tăng lên thì cường độ truyền nhiệt (đối lưu cưỡng bức) cũng tăng lên đáng kể.
Bản chất của quá trình đối lưu như sau- cơ thể chúng ta làm nóng không khí gần da; không khí nóng trở nên nhẹ hơn không khí lạnh và bay lên, và được thay thế bằng không khí lạnh, nóng lên trở lại, trở nên nhẹ hơn và được thay thế bằng phần không khí lạnh tiếp theo. Nếu không khí nóng không được quần áo thu giữ thì quá trình này sẽ kéo dài vô tận. Trên thực tế, không phải quần áo làm ấm chúng ta mà là không khí mà chúng giữ lại.
Khi gió thổi, tình hình càng trở nên tồi tệ hơn. Gió mang theo một lượng lớn không khí không được sưởi ấm. Ngay cả khi chúng ta mặc một chiếc áo len ấm áp, gió cũng không tốn kém gì để đẩy không khí ấm ra khỏi áo. Điều tương tự cũng xảy ra khi chúng ta di chuyển. Cơ thể chúng ta “đập mạnh” vào không khí và nó chảy xung quanh chúng ta, hoạt động giống như một cơn gió. Điều này cũng làm tăng sự mất nhiệt.
Những giải pháp? Mặc lớp chắn gió: áo gió và quần chống gió. Đừng quên bảo vệ cổ và đầu của bạn. Do máu lưu thông trong não tích cực nên cổ và đầu là những khu vực nóng nhất trên cơ thể nên lượng nhiệt mất đi từ chúng là rất lớn. Ngoài ra, khi thời tiết lạnh, bạn cần tránh những nơi có gió lùa khi lái xe cũng như khi chọn chỗ nghỉ qua đêm.
Điều hòa nhiệt độ hóa học:
Điều hòa nhiệt độ hóa học Quá trình sinh nhiệt được thực hiện do sự thay đổi mức độ trao đổi chất (quá trình oxy hóa) do rung động vi mô của cơ (dao động), dẫn đến thay đổi sự hình thành nhiệt trong cơ thể.
Nguồn nhiệt trong cơ thể là các phản ứng tỏa nhiệt của quá trình oxy hóa protein, chất béo, carbohydrate cũng như quá trình thủy phân ATP (adenosine triphosphate là một nucleotide có vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình chuyển hóa năng lượng và các chất trong cơ thể; trước hết, hợp chất này được biết đến như một nguồn năng lượng phổ quát cho tất cả các quá trình sinh hóa xảy ra trong hệ thống sống). Khi các chất dinh dưỡng bị phân hủy, một phần năng lượng giải phóng được tích lũy thành ATP, một phần bị tiêu tán dưới dạng nhiệt (nhiệt sơ cấp - 65-70% năng lượng). Khi sử dụng các liên kết năng lượng cao của các phân tử ATP, một phần năng lượng được sử dụng để thực hiện công có ích, một phần bị tiêu tán (nhiệt thứ cấp). Như vậy, hai dòng nhiệt - sơ cấp và thứ cấp - đều sinh ra nhiệt.
Điều hòa nhiệt độ hóa học rất quan trọng để duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định cả trong điều kiện bình thường và khi nhiệt độ môi trường thay đổi. Ở người, sự sinh nhiệt tăng lên do tốc độ trao đổi chất tăng lên, đặc biệt là khi nhiệt độ môi trường trở nên thấp hơn nhiệt độ tối ưu hoặc vùng thoải mái. Đối với một người mặc quần áo nhẹ thông thường, vùng này nằm trong khoảng 18-20°C và đối với người khỏa thân là 28°C.
Nhiệt độ tối ưu trong nước cao hơn trong không khí. Điều này là do nước, có nhiệt dung và độ dẫn nhiệt cao, làm mát cơ thể gấp 14 lần so với không khí, do đó, khi tắm nước mát, quá trình trao đổi chất tăng lên đáng kể so với khi tiếp xúc với không khí ở cùng nhiệt độ.
Sự sinh nhiệt mạnh nhất trong cơ thể xảy ra ở cơ bắp. Ngay cả khi một người nằm bất động, nhưng với cơ bắp căng thẳng, cường độ của quá trình oxy hóa, đồng thời sinh nhiệt, sẽ tăng 10%. Hoạt động thể chất nhỏ dẫn đến tăng sinh nhiệt lên 50-80% và hoạt động cơ bắp nặng nhọc - lên 400-500%.
Gan và thận cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều hòa nhiệt độ hóa học. Nhiệt độ máu của tĩnh mạch gan cao hơn nhiệt độ máu của động mạch gan, điều này cho thấy cơ quan này sinh nhiệt mạnh. Khi cơ thể nguội đi, lượng nhiệt sản sinh ở gan tăng lên.
Nếu cần tăng cường sản sinh nhiệt, ngoài khả năng nhận nhiệt từ bên ngoài, cơ thể sử dụng các cơ chế tăng sản sinh nhiệt năng. Các cơ chế như vậy bao gồm co rút Và sinh nhiệt không co bóp.
1. Sinh nhiệt hợp đồng.
Kiểu điều chỉnh nhiệt độ này hoạt động nếu chúng ta lạnh và cần tăng nhiệt độ cơ thể. Phương pháp này bao gồm co cơ. Khi cơ co lại, quá trình thủy phân ATP tăng lên, do đó dòng nhiệt thứ cấp dùng để làm ấm cơ thể tăng lên.
Hoạt động tự nguyện của hệ cơ chủ yếu xảy ra dưới tác động của vỏ não. Trong trường hợp này, có thể tăng sản lượng nhiệt lên gấp 3-5 lần so với giá trị của quá trình trao đổi chất cơ bản.
Thông thường, khi nhiệt độ môi trường và nhiệt độ máu giảm, phản ứng đầu tiên là tăng trương lực điều nhiệt(lông trên cơ thể “dừng chân”, “nổi da gà” xuất hiện). Từ quan điểm của cơ chế co bóp, giai điệu này là một vi rung và cho phép bạn tăng sản lượng nhiệt lên 25-40% so với mức ban đầu. Thông thường các cơ ở cổ, đầu, thân và tay chân tham gia tạo ra âm sắc.
Với tình trạng hạ thân nhiệt đáng kể hơn, trương lực điều nhiệt sẽ chuyển thành một loại co cơ đặc biệt - run cơ lạnh, trong đó các cơ không thực hiện công việc hữu ích và sự co bóp của chúng chỉ nhằm mục đích tạo ra nhiệt. Run lạnh là một hoạt động nhịp nhàng không tự nguyện của các cơ nằm ở bề mặt, do đó quá trình trao đổi chất của cơ thể được tăng cường đáng kể, việc tiêu thụ năng lượng oxy và carbohydrate trong mô cơ tăng lên, kéo theo sự sinh nhiệt tăng lên. Run rẩy thường bắt đầu ở các cơ ở cổ và mặt. Điều này được giải thích là do trước hết nhiệt độ của máu chảy lên não phải tăng lên. Người ta tin rằng sự sinh nhiệt khi rùng mình lạnh cao gấp 2-3 lần so với khi hoạt động cơ bắp có chủ ý.
Cơ chế được mô tả hoạt động ở mức độ phản xạ, không có sự tham gia của ý thức chúng ta. Nhưng bạn cũng có thể tăng nhiệt độ cơ thể bằng hoạt động vận động có ý thức. Khi thực hiện các hoạt động thể chất với cường độ khác nhau, nhiệt sinh ra tăng gấp 5-15 lần so với mức nghỉ ngơi. Trong 15-30 phút đầu hoạt động kéo dài, nhiệt độ lõi tăng khá nhanh đến mức tương đối ổn định, sau đó giữ nguyên ở mức này hoặc tiếp tục tăng chậm.
2. Sinh nhiệt không co bóp:
Kiểu điều chỉnh nhiệt độ này có thể dẫn đến tăng hoặc giảm nhiệt độ cơ thể. Nó được thực hiện bằng cách tăng tốc hoặc làm chậm quá trình trao đổi chất dị hóa (oxy hóa axit béo). Và điều này sẽ dẫn đến giảm hoặc tăng sản lượng nhiệt. Do kiểu sinh nhiệt này, mức độ sinh nhiệt ở người có thể tăng gấp 3 lần so với mức độ trao đổi chất cơ bản.
Việc điều chỉnh các quá trình sinh nhiệt không co bóp được thực hiện bằng cách kích hoạt hệ thống thần kinh giao cảm, sản xuất hormone tuyến giáp và tủy thượng thận.
E. Kiểm soát nhiệt độ.
Vùng dưới đồi.
Hệ thống điều nhiệt bao gồm một số phần tử có chức năng liên quan đến nhau. Thông tin về nhiệt độ đến từ các cơ quan cảm nhận nhiệt và truyền đến não thông qua hệ thần kinh.
Đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa nhiệt độ vùng dưới đồi. Nó chứa các trung tâm điều nhiệt chính, điều phối nhiều quá trình phức tạp và phức tạp để đảm bảo duy trì nhiệt độ cơ thể ở mức không đổi.
Vùng dưới đồi- đây là một khu vực nhỏ trong gian não, bao gồm một số lượng lớn các nhóm tế bào (trên 30 nhân) điều chỉnh hoạt động thần kinh nội tiết của não và cân bằng nội môi (khả năng duy trì sự ổn định của trạng thái bên trong) của cơ thể. Vùng dưới đồi được kết nối bằng các con đường thần kinh đến hầu hết các bộ phận của hệ thần kinh trung ương, bao gồm vỏ não, hồi hải mã, hạch hạnh nhân, tiểu não, thân não và tủy sống. Cùng với tuyến yên, vùng dưới đồi hình thành hệ thống vùng dưới đồi-tuyến yên, trong đó vùng dưới đồi kiểm soát việc giải phóng hormone tuyến yên và là liên kết trung tâm giữa hệ thần kinh và nội tiết. Nó tiết ra hormone và peptide thần kinh, đồng thời điều chỉnh các chức năng như đói và khát, điều chỉnh nhiệt độ cơ thể, hành vi tình dục, giấc ngủ và sự tỉnh táo (nhịp sinh học). Các nghiên cứu gần đây cho thấy vùng dưới đồi cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các chức năng cao hơn, chẳng hạn như trí nhớ và trạng thái cảm xúc, và do đó tham gia vào việc hình thành các khía cạnh khác nhau của hành vi.
Sự phá hủy các trung tâm vùng dưới đồi hoặc sự gián đoạn các kết nối thần kinh dẫn đến mất khả năng điều chỉnh nhiệt độ cơ thể.
Vùng dưới đồi phía trước chứa các tế bào thần kinh kiểm soát quá trình truyền nhiệt.(chúng cung cấp khả năng điều nhiệt vật lý - co mạch, đổ mồ hôi) Khi các tế bào thần kinh của vùng dưới đồi trước bị phá hủy, cơ thể không chịu được nhiệt độ cao, nhưng hoạt động sinh lý trong điều kiện lạnh vẫn tồn tại.
Các tế bào thần kinh của vùng dưới đồi sau kiểm soát quá trình sinh nhiệt(chúng cung cấp khả năng điều nhiệt hóa học - tăng sinh nhiệt, run cơ) nếu chúng bị tổn thương thì khả năng tăng cường trao đổi năng lượng bị suy giảm nên cơ thể không chịu lạnh tốt.
Các tế bào thần kinh nhạy cảm nhiệt của vùng trước thị của vùng dưới đồi trực tiếp “đo” nhiệt độ của máu động mạch chảy qua não và rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ (có thể phân biệt sự chênh lệch nhiệt độ máu 0,011 ° C). Tỷ lệ tế bào thần kinh nhạy cảm với nhiệt và lạnh ở vùng dưới đồi là 1:6, do đó, các cơ quan cảm nhận nhiệt trung tâm được ưu tiên kích hoạt khi nhiệt độ “lõi” của cơ thể con người tăng lên.
Dựa trên việc phân tích và tích hợp thông tin về nhiệt độ của máu và các mô ngoại biên, giá trị trung bình (tích hợp) của nhiệt độ cơ thể được xác định liên tục ở vùng trước thị của vùng dưới đồi. Những dữ liệu này được truyền qua các tế bào thần kinh xen kẽ đến một nhóm tế bào thần kinh ở vùng dưới đồi trước, nhóm này thiết lập một mức nhiệt độ cơ thể nhất định trong cơ thể - “điểm đặt” của quá trình điều nhiệt. Dựa trên việc phân tích và so sánh nhiệt độ trung bình của cơ thể và nhiệt độ điểm đặt cần điều chỉnh, cơ chế “điểm đặt” thông qua các tế bào thần kinh tác động của vùng dưới đồi sẽ tác động đến quá trình truyền nhiệt hoặc sản sinh nhiệt để mang lại nhiệt lượng thực tế và thiết lập nhiệt độ tương ứng.
Do đó, do chức năng của trung tâm điều nhiệt, sự cân bằng được thiết lập giữa sản xuất nhiệt và truyền nhiệt, cho phép duy trì nhiệt độ cơ thể trong giới hạn tối ưu cho các chức năng quan trọng của cơ thể.
Hệ thống nội tiết.
Vùng dưới đồi kiểm soát các quá trình sinh nhiệt và truyền nhiệt, gửi các xung thần kinh đến các tuyến nội tiết, chủ yếu là tuyến giáp và tuyến thượng thận.
Sự tham gia tuyến giáp trong điều hòa nhiệt độ là do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp dẫn đến tăng giải phóng các hormone của nó (thyroxine, triiodothyronine), giúp đẩy nhanh quá trình trao đổi chất và do đó hình thành nhiệt.
Vai trò tuyến thượng thận có liên quan đến việc giải phóng catecholamine vào máu (adrenaline, norepinephrine, dopamine), bằng cách tăng hoặc giảm quá trình oxy hóa trong các mô (ví dụ: cơ), tăng hoặc giảm sản sinh nhiệt và thu hẹp hoặc phóng to các mạch da, thay đổi mức độ sự truyền nhiệt.