Методические материалы для 2 курса

организм также отдает тепло. Небольшое количество тепла выводится из организма с выдыхаемым воздухом и физиологическими отправлениями.

Терморегуляционные механизмы функционируют под контролем центральной нервной системы, и в зависимости от ее состояния возможно изменение процессов как теплопродукции, так и теплоотдачи. В состоянии покоя и теплового комфорта теплопотери конвекцией составляют 15,3%, излучением –

55,6%, испарением – 29,1%.

Отдача тепла проведением зависит от разницы температуры поверхности тела человека и предметов, а также от теплопроводности этих предметов.

Теплопроводность воздуха ничтожна, поэтому отдача тепла проведением через неподвижный воздух исключена. Интенсивность отдачи тепла конвекцией зависит от площади поверхности тела человека, разности температуры воздушной среды и тела и от скорости движения воздуха. Усиленные конвекционные токи способствуют быстрейшему охлаждению организма. При одной и той же температуре воздуха повышенная подвижность воздуха способствует более быстрому охлаждению кожи человека, чем в неподвижном воздухе.

Например, при температуре воздуха 180С разница температуры кожи при неподвижном воздухе и при ветре составляет 70С. Чем выше температура воздуха, тем слабее охлаждающий эффект ветра, при температуре воздуха 340С

температура кожи при неподвижном воздухе и ветре остается одинаковой и составляет около 340С, т. е. теплый ветер способствует перегреванию организма.

В процессах теплообмена организма с внешней средой большое значение имеет лучистый (радиационный) теплообмен. Согласно физическим законам всякое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает тепло в окружающее пространство. Теплоизлучение зависит только от теплового состояния нагретого предмета и не зависит от температуры воздушной среды.

С повышением температуры излучающего тела длина волн уменьшается,

т. е. спектр излучения сдвигается в сторону более коротких волн. Например,

42

металл красного каления испускает длинноволновые инфракрасные лучи,

оказывающие тепловое воздействие. При дальнейшем нагревании металла и перевода его в состояние белого каления спектр излучения сдвигается в сторону более коротких волн, включая волны светового излучения. Наряду с тепловым воздействием металл начинает светиться. Следовательно, зная длину волны с максимальной энергией излучения, можно предвидеть то или иное физиологическое воздействие и разработать конкретные меры защиты.

Лучистое тепло и тепло воздушных масс (конвекционное тепло)

вызывают одно и то же субъективное ощущение тепла, но механизм и пути воздействия этих видов тепла на организм различны. Лучистое тепло проникающее, конвекционное тепло воздействует на поверхность тела человека и, следовательно, не проникает столь глубоко, как лучистое тепло.

Между человеком и окружающими предметами идет непрерывный обмен лучистым теплом. Если поверхность тела человека излучает столько тепла,

сколько принимает от окружающих предметов, радиационный баланс равен нулю. Если средняя температура окружающих предметов и ограждений выше температуры кожи человека, то человек получает больше лучистого тепла от окружающих предметов, чем излучает сам, т. е. радиационный баланс положительный. Отрицательный радиационный баланс создается тогда,

когда человек отдает лучеиспусканием больше тепла, чем получает от окружающих предметов. В случае резкого нарушения радиационного баланса наблюдается перегревание или охлаждение. Например, в горячих цехах возможно перегревание рабочих не только из-за высокой температуры воздуха,

но и в результате интенсивного притока лучистого тепла от нагретых поверхностей, раскаленного металла и т. д. Холодные и сырые стены создают условия для отрицательного радиационного баланса, человек охлаждается,

интенсивно излучая тепло в сторону холодных ограждений. При этом, несмотря на благоприятную температуру воздуха, человек часто ощущает тепловой дискомфорт. При сочетании радиационного охлаждения и низкой температуры воздуха наблюдается более быстрое и более глубокое охлаждение организма.

43

уменьшение образующегося тепла. Физическая терморегуляция осуществляется за счёт рефлекторного расширения или сужения поверхностных сосудов кожи.

Тепло вырабатывается всем организмом, но наибольшее количество его образуется в мышцах и печени. В зависимости от состояния температуры воздуха основной обмен изменяется в широких границах. Так, с понижением температуры окружающей среды (ниже 150С) теплопродукция организма возрастает, при температуре от 15 до 250С наблюдается ее постоянство, а с повышением температуры от 25 до 350С теплопродукция сначала уменьшается,

а затем увеличивается (при температуре 350С и выше). Эта закономерность хорошо прослеживается на цифрах кислорода как показателя основного обмена.

Теплопродукция зависит также от интенсивности и тяжести физической нагрузки. Кроме того, тепло поступает извне за счет солнечной радиации, от нагретых предметов, в результате приема горячей пищи и др.

Одновременно с процессами накопления тепла в организме непрерывно происходит выделение его во внешнюю среду. Теплоотдача осуществляется лучеиспусканием (радиационный путь), проведением (конвекция и кондукция),

потоотделением и испарением влаги с поверхности кожи. Передача тепла конвекцией происходит за счет нагревания прилегающего к телу воздуха. При кондукции тепло отдается поверхностям окружающих предметов, с которыми соприкасается человек. Потеря тепла за счет излучения происходит при наличии предметов и ограждений, имеющих более низкую температуру, чем температура кожи человека. Отдача тепла происходит в результате испарения пота с поверхности кожи. Наконец, незначительное количество тепла отдается во внешнюю среду с выдыхаемым воздухом и физиологическими отправлениями.

Количество отдаваемого организмом тепла в значительной степени зависит от физических свойств воздушной среды. Так, передача тепла конвекцией возрастает с увеличением скорости перемещения воздуха, разницы

45

температуры тела человека и воздуха, площади поверхности тела. При уменьшении разницы в температурах отдача тепла конвекцией снижается, а при температуре 35-360С и выше совсем прекращается. Существенное влияние на отдачу тепла конвекцией оказывает скорость перемещения воздушных масс

(табл.).

Поверхность тела человека является источником теплоизлучения. Отдача тепла излучением осуществляется по тому же механизму, который свойствен каждому телу, имеющему температуру выше абсолютного нуля (2730К). При этом количество излучаемого тепла зависит от температуры окружающих стен помещения, предметов, ограждений и т. д. Отдача тепла излучением возрастает с увеличением разницы между температурой тела человека и температурой окружающих предметов. Если температура окружающих человека поверхностей превышает 350С, то отдача тепла излучением прекращается и,

наоборот, наблюдается поглощение тепла. Резкое нарушение радиационного баланса может привести к перегреванию или охлаждению организма. При разности температур человека и среды, близкой к нулю, или в том случае, когда температура окружающего воздуха выше температуры кожи, основным процессом теплоотдачи является испарение.

Таблица.

Динамика температуры кожи при различных метеорологических условиях (по Л. К. Хоцянову)

46

температуре воздуха выше 35°С и умеренной влажности потеря влаги испарением может достигать 5 л, а при более высоких температурах – 10 л/сут.

При испарении 1 г воды теряется около 2,51 кДж(0,6 ккал) тепла.

Изучение сочетанного действия ряда физических факторов на организм позволило определить наиболее оптимальные их величины для жилых помещений:

температура 18-200С, влажность 40-60%, скорость движения воздуха 0,1-0,2 м/с.

В производственных условиях данные факторы нормируются по оптимальным и допустимым величинам. Оптимальные величины

характеризуютря таким сочетанием параметров температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, которые при длительном и систематическом воздействии на организм человека обеспечивают наиболее благоприятные условия труда, способствуют высокой работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия – сочетание параметров микроклимата, которые могут обусловить преходящие и быстро нормализующиеся изменения в организме человека, не выходящие за пределы физиологических приспособительных колебаний.

Нормирование микроклиматических условий в производственных помещениях осуществляется с учетом категории работ и соответствующих энергозатрат организма.

Все виды работ делятся на три категории:

4.Легкие физические работы (категории 1) – работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требующие систематического физического напряжения или поднятия и переноски тяжестей, при которых энергозатраты не превышают 172 Дж/с (150 ккал).

5.Физические работы средней тяжести (категория II) – работы, охватывающие виды деятельности, при которых расход энергии составляет 172-232 Дж/с (150-200 ккал/ч) – категория IIа и 232-293 Дж/с (200-250 ккал/ч) – категория

IIб. К категории IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой,

выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, к

категории IIб – связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг)

47

тяжестей

6.Тяжелые физические работы (категория III) – работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянными передвижениями и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей, при которых энергозатраты более 293 Дж/с (250 ккал/ч).

Вуказанных нормах при легкой работе принята несколько более высокая температура воздуха и меньшая скорость его движения, чем при более тяжелом труде.

Таким образом, с учетом комплексного воздействия микроклиматических факторов устанавливаются наиболее благоприятные сочетания их для жизнедеятельности человека и его работоспособности. При этом следует отметить, что состояние теплового комфорта зависит также от вида одежды,

индивидуальных особенностей человека, тренированности и др.

Влияние высоких температур. Акклиматизация

Атмосферный воздух нагревается главным образом от почвы и воды за счет поглощенной ими солнечной энергии. Этим объясняется более низкая температура перед восходом солнца и максимальная – между 13-15 ч, когда поверхностный слой земли максимально прогревается.

Температура воздуха весьма существенно влияет на микроклимат помещений (климат внутренней среды помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей).

Температура воздуха зависит от географической широты. Так, самая высокая средняя годовая температура на земном шаре наблюдается в южных широтах – странах Африки, Южной Америки, Средней Азии. Здесь температура воздуха в теплое время года может достигать 630С, в холодный период понижаться до-150С. Самая низкая температура на нашей планете отмечается в Антарктиде, где она может понижаться до -940С. Температура воздуха значительно снижается с увеличением высоты над уровнем моря.

Нагретые приземные слои воздуха поднимаются и постепенно охлаждаются в

48

среднем на 0,60С на каждые 100 м подъема. От экватора к полюсам дневные колебания температуры уменьшаются, годовые – увеличиваются. Вода морей и океанов, аккумулируя тепло, смягчает климат, делает его более теплым,

уменьшает суточные и сезонные колебания температуры.

Под воздействием температуры происходят различные физиологические сдвиги во многих системах организма. В зависимости от величины температуры могут наблюдаться явления перегревания или охлаждения. При повышенных температурах (25-350С) окислительные процессы в организме несколько снижаются, но в дальнейшем они могут возрастать. Дыхание учащается и становится поверхностным. Легочная вентиляция вначале возрастает, а затем остается без изменений.

Длительное воздействие высокой температуры приводит к значительному нарушению водно-солевого и витаминного обмена. Особенно характерны эти изменения при выполнении физической работы. Усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и водорастворимых витаминов. Например, при тяжелой работе в условиях высокой температуры воздуха может выделяться до

10 л и более пота, а с ним др 30-40 г хлорида натрия. Установлено, что потеря

28-30 г хлорида натрия ведет к понижению желудочной секреции, а больших количеств – к мышечным спазмам и судорогам. При сильном потоотделении потери водорастворимых витаминов (C, B1, B2) могут достигать 15-25%

суточной потребности.

Значительные изменения при воздействии температуры отмечаются в сердечно-сосудистой системе. Усиливается кровоснабжение кожи и подкожной клетчатки за счет расширения системы капилляров, учащается пульс. При одной и той же физической нагрузке частота пульса тем больше, чем выше температура воздуха. Частота сердечных сокращений возрастает вследствие раздражения терморецепторов, повышения температуры крови и образования продуктов метаболизма. Артериальное давление, как систолическое, так и в большей степени диастолическое, при действии высоких температур снижается. Повышается вязкость крови, увеличивается содержание

49

гемоглобина и эритроцитов.

Высокая температура оказывает неблагоприятное влияние на ЦНС,

проявляющееся в ослаблении внимания, замедлении двигательных реакций,

ухудшении координации движений.

Длительное воздействие высокой температуры на организм может привести к ряду заболеваний. Наиболее частым осложнением является перегревание (тепловая гипертермия), возникающее при избыточном накоплении тепла в организме. Различают легкую и тяжелую формы перегревания. При легкой форме основным признаком гипертермии является повышение температуры тела до 380С и более. У пострадавших наблюдаются гиперемия лица, обильное потоотделение, слабость, головная боль,

головокружение, искажение цветового восприятия предметов (окраска в красный, зеленый цвета), тошнота, рвота.

В тяжелых случаях перегревание протекает в форме теплового удара.

Наблюдаются быстрый подъем температуры до 410С и выше, падение артериального давления, потеря сознания, нарушение состава крови, судороги.

Дыхание становится частым (до 50-60 в минуту) и поверхностным. При оказании первой помощи необходимо принять меры к охлаждению организма

(прохладный душ, ванна и др.).

В результате нарушения водно-солевого баланса при высокой температуре может развиться судорожная болезнь, а при интенсивном прямом облучении головы – солнечный удар.

Акклиматизация – сложный социально-биологический процесс активного приспособления к новым климатическим условиям. Повторные влияния новых климатических факторов приводят к выработке динамического стереотипа, наиболее соответствующего данным климатическим условиям.

Таким образом, акклиматизация – это физиологическое приспособление,

возможность которого во многом зависит от условий труда и быта, питания,

смягчающих и компенсирующих воздействие неблагоприятных климатических условий.

50