Теплоотдача проведением и конвекцией

ТЕПЛООТДАЧА

Отдача тепла телом во внешнюю среду осуществляется различными физическими процессами — проведением, конвекцией, радиацией и ис­парением. Поэтому теплоотдачу называют физической терморегуляцией. Для теплоотдачи проведением, конвекцией и радиацией необходим тепловой градиент — более высокая темпера­тура поверхности тела по сравнению с температурой окружающей среды, а для теплоотдачи испарением — положительный градиент давления водяных паров на поверхности тела и в окружающем воздухе.

Проведение есть обмен (передача) тепла между двумя объектами с разной температурой, которые находятся в прямом контакте друг с другом.

Разница между температурой поверхности тела и температу­рой окружающего воздуха (воды) служит первым фактором, определя­ющим передачу тепла проведением. Отдача тепла телом при этом происходит только в том случае, если окружающий воздух (вода) имеет более низкую температуру, чем поверхность тела. Если поверхность тела и воздух (вода) имеют одинаковую температуру, никакого обмена тепла между ними не происходит. Когда тепловой градиент меняет направление, т. е. окружающий воздух (вода) теплее, чем поверхность тела, оно нагревается за счет окружающей среды.

Другой фактор, влияющий на величину теплообмена проведени­ем, — это размер поверхности тела. В стандартном положе­нии — вытянутые ноги вместе и руки вдоль выпрямленного те­ла — около 80% общей поверх­ности тела участвуют в тепло­обмене путем проведения. За­крытые части тела, такие, как подмышечные впадины, вну­тренние поверхности бедер и т. д., не принимают участия в отдаче тепла воздуху проведе­нием. В позе «клубочком» поверхность теплообмена умень­шается до 55% от общей по­верхности тела, что способству­ет сохранению тепла в холод­ных условиях.

Проведение само по себе наименее эффективный способ теплоотда­чи: непосредственно контактирующий с поверхностью тела слой воздуха (воды) быстро достигает температуры поверхности тела, после чего теплоотдача проведением должна прекратиться. Однако в действи­тельности воздух (вода) движется непрерывно вдоль поверхности тела, или, что то же самое, тело движется через воздушную (водяную) среду. Поэтому в каждый момент времени новый, более холодный, чем поверхность тела, слой воздуха (воды) соприкасается с поверхностью тела, нагревается и в следующий момент времени удаляется, сменяясь новым слоем более холодного воздуха (воды). Переход тепла в движущийся поток воздуха (воды) называется конвекцией.

Механизм конвекции играет решающую роль в теплоотдаче проведением. Чем быстрее движение воздуха (или самого человека), тем большее количество тепла отдается путем теплопроведения благодаря усилению конвекции. Таким образом, тепло отдается во внешнюю среду за счет физического явления проведения, а конвекционные токи воздуха (или воды) удаляют нагретый посредством теплопроведения воздух (воду). Поэтому движущийся человек теряет большее количество тепла благодаря конвекции, чем стоящий человек. Величина теплопотери при этом зависит от скорости и температуры воздуха, обдувающего поверхность тела. Например, мышечная работа может заметно увеличивать теплопотери с поверхности кожи в связи с движениями конечностей и туловища. При выполнении статической и динамической работы с одинаковым потреблением О₂ теплопотери в первом случае меньше, чем во втором.

У обнаженного человека в состоянии полного покоя около 40% теплопотерь происходит за счет теплопроведения и конвекции при нейтральных условиях внешней среды (температура воздуха 29°С, минимальная скорость движения воздуха). Кожная температура при этих условиях 33°С.

Поскольку теплоемкость воды в 20 раз выше, чем воздуха, вода способна отбирать большое количество тепла от тела за счет механизма теплопроведения (с участием конвекции). Поэтому в воде пловец теряет большое количество тепла.

Дата добавления: 2015-05-06