Теплообмен за счет теплопроводности

Тепловые воздействия

Организм человека поддерживает постоянную температуру тела, которая отличается от температуры внешней среды. Вследствие этого между телом человека и окружающей средой возникает теплообмен. Задача организма состоит в обеспечении равенства между теплотой, выделяющейся в организме (Q _выд) и теплотой, отдаваемой в окружающую среду (Q _отд). Если по каким-либо причинам поддержание баланса между выделяемой и отдаваемой теплотами становится невозможным, организм погибает от переохлаждения или от перегрева. Выделение теплоты в организме происходит за счет энергии метаболических процессов и характеризуется удельной теплопродукцией — количеством теплоты, выделяемой единицей массы, тела за 1 с. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется за счет процессов теплообмена, указанных ниже.

Тепловое воздействие на организм человека могут оказывать внешняя среда и процессы, протекающие в самом организме.

Теплопроводность — процесс передачи теплоты от более нагретых частей системы к менее нагретым, происходящий без переноса массы вещества и без излучения электромагнитных волн. Теплопроводность обусловлена тем, что частицы вещества, обладающие большей кинетической энергией, передают ее менее быстрым частицам. Передача теплоты путем теплопроводности может происходить между любыми телами при непосредственном контакте или через промежуточную среду (кроме вакуума).

Передачу теплоты путем теплопроводности в однородной среде описывают законом Фурье.

Тепловой поток (Р), переносимый через поверхность S, перпендикулярно направлению оси X, вдоль которой убывает температура, пропорционален площади этой поверхности и градиенту температуры

При расчете теплообмена между телом и окружающей средой, осуществляемого путем теплопроводности через одежду, величины, входящие в это уравнение, имеют следующий смысл:

S, м² — площадь поверхности одежды;

ΔT, К — разность температур между внутренней и внешней сторонами одежды;

ΔХ, м — толщина одежды;

— коэффициент теплопроводности материала одежды.

Значения коэффициента теплопроводности для некоторых веществ приведены в табл. 12.4.

Отметим, что коэффициент теплопроводности воздуха сравнительно мал, поэтому потери тепла тела за счет теплопроводности воздуха невелики. Коэффициент теплопроводности воды превышает коэффициент теплопроводности воздуха более чем в 20 раз, поэтому в холодной воде человек начинает мерзнуть довольно быстро.

Таблица 12.4

Дата добавления: 2015-05-09