Тепловой обмен человека и его гигиеническое значение.
Витте Н.К.
1955 г.
ВВЕДЕНИЕ
Под тепловым обменом человека с окружающей средой в собственном смысле понимают взаимоотношение между образованием тепла в организме в результате его жизнедеятельности и отдачей или получением тепла организмом из внешней среды различными путями (конвекцией, радиацией, испарением).
Изучение теплового обмена человека при различных метеорологических условиях имеет большое значение как для понимания течения физиологических реакций в этих, условиях, так и для обоснования внесения изменений в влияние этих изменений на организм.
Процессы теплорегуляции, кратковременное и длительное изменение температуры тела, включая лихорадочное состояние различного происхождения, вида и стадии, самые разнообразные реакции, наблюдаемые при! этом у человека, представляются в новом свете при знакомстве с величинами теплового обмена организма с окружающей средой.
Теоретическое обоснование теплового обмена животных и человека дано еще М. В. Ломоносовым, который установил закон о сохранении материи и считал, что этот закон применим и к животному организму.
В изучении теплового обмена много сделано классиками физиологии Гельмгольием, А. А. Лихачевым, М. Рубнером, Левашовым, М. Н. Шатерниковым, В. В. Пашутиным, Этуотером, Ф. Бенедиктом и многими другими отечественными и иностранными учеными.
Свою лекцию «Нервные тепловые центры и их участие в лихорадке» (1887) И. П. Павлов начинает словами: «Жизнь есть сложный химический процесс. А так как теплота есть один из существенных агентов химических реакций, то понятно, что ход, энергия жизненного процесса должны в высшей степени зависеть от теплоты». И далее: «Животное обыкновенно находится в обстановке менее нагретой, чем оно само. Несомненно значит, что организм сам в себе, своей деятельностью, своими химическими процессами производит теплоту. С другой стороны, также ясно, что теплота постоянно расходуется из тела во внешнюю среду. Следовательно, постоянство собственной температуры тела достигается согласованием, регулированием выработки тепла с его потерей, прихода с расходом».
Изучение теплообмена человека при пребывании и деятельности его в различных метеорологических условиях раскрывает перед нами картину поистине грандиозных возможностей приспособления его к различным температурным условиям. Диапазон внешних метеорологических условий, в которых человек может существовать и сохранять в той или иной степени постоянство температуры тела исключительно широк: от жестких морозов Сибири до сильной жары, значительно превышающей температуру кипящей воды. И на гранях этого огромного интервала, составляющего около 200°, люди не только существуют, но ведут производственную деятельность. Б. И. Срезневский (1915) приводит как вполне терпимую температуру воздуха (при отсутствии ветра) 58,6° ниже нуля, а 3. Б. Смелянский (1926) описал труд при обжигании фарфоровых изделий при температуре воздуха 175° С.
Дальнейшее покорение природы, грядущее завоевание воздушных просторов и межпланетных пространств, проникновение вглубь земли и морей могут поставить человека перед лицом таких сочетаний отдельных компонентов метеорологического фактора, которые еще в большей степени выходят за пределы известного и изученного современной физиологией человека.
Некоторые исследователи при изучении теплообмена человека пытались найти универсальный показатель, отражающий в одной цифре комплексное влияние всех компонентов метеорологического фактора.
Общеизвестным в настоящее время является учение об эффективной температуре (Яглов и Ф . Хоутон — 1924—1926), учитывающее суммарно в виде одного показателя температуру, влажность и движение воздуха. Ф. Миссемар дополнил шкалу эффективных температур еще одним компонентом—излучающей способностью стен помещений и составил новую шкалу, которую он назвал шкалой результирующих температур. Т. Бедфорд (1946) дает шкалу исправленных или «корригированных» эффективных температур.
Реферат иностранной литературы об эффективной температуре очень подробно изложен у В. А. Яковенко (1925—1935), а также в учебниках гигиены труда.
Хоутон и Яглоу дают следующее определение понятия эквивалентных эффективных температур.
Учение об «эффективных температурах» не нашло широкого применения, по видимому, вследствие того, что принцип построения температурных шкал является порочным в самой своей основе. Вместо объективной характеристики метеорологических условий и воздействия их на организм, американские исследователи предлагают новые понятия и числовые величины, соответственно тем или иным субъективным ощущениям, подменяя понятия и определения объективной реальности терминами субъективными.
Литературные данные свидетельствуют о тщетности попыток найти универсальный показатель, который отражал бы самочувствие человека во всех' сложных комбинациях и возможностях пребывания его в различных метеорологических условиях.
Весьма мало в этом отношении дают и цифры температуры воздуха, его движения и влажности. Каждая цифра, характеризующая микроклимат, ценна лишь после опосредования ее по отношению влияния ее на человека; при изучении окружающей человека метеорологической среды, мы интересуемся, много ли тепла отнимается у человека при этих условиях, сильно ли нагревают или охлаждают его данные метеорологические факторы.
Изучая окружающие человека факторы среды, влияющие на тепловой обмен человека, мы сталкиваемся с температурой воздуха, стен окружающих предметов, с движением и влажностью воздуха. Каждый из этих факторов выражен различными наименованиями: градусами—для температуры, метрами в секунду—-для движения воздуха, миллиметрами ртутного столба — для давления водяных паров, для влажности, тепловыми единицами — граммкалориямн на см2 в 1 минуту — для потока лучистого тепла.
Для сравнения их между собою нужно выразить все компоненты метеорологического фактора в однородных тепловых единицах, т. е. в количестве получаемого организмом и отдаваемого им тепла.
Другие тепловые свойства воздуха окружающей человека среды (теплоемкость, теплопроводность, влагоемкость), от которых зависит тепловой обмен человека, будут отражены данными о количестве тепла, получаемом или отдаваемом организмом, тем более, что передача тепла, .обмен его между нагретыми до разных температур предметами, скрытая теплота, испарения жидкости — все это также измеряется калориями и учитывается при изучении теплообмена. Этими же единицами измеряется и образование тепла организмом.
Изучение теплообмена между человеком и окружающей средой подводит фундамент к пониманию и обоснованию одной из важнейших функций человека — терморегуляции и приспособления его к внешним условиям.
Исследование влияния на организм метеорологических условий должно идти принципиально по следующей схеме или в таком порядке: 1) измерение физических показателей внешней среды (температура, влажность и движение воздуха, величина лучистого тепла); 2) определение теплообмена человека в данных конкретных условиях и при данной степени физического напряжения или теплопродукции; 3) производство необходимых дополнительных физиологических исследований (мышечная сила, возбудимость тканей, органов и систем; скорость кровотока, капилляроскопия, самочувствие и т. д.).
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ..............
Изменение температуры теля у человека......
Температура отдельных частей тела......
Изменение аксиллярной температуры тела в разных метеорологических условиях .......
Реакция сосудов кожи на воздействие метеорологических условий и температура поверхности тела.....
Рефлекторный характер изменения просвета поверхностных сосудов...........
Температура кожи и одежды человека в состоянии покоя
Температура поверхности тела в работе.....
Теплообмен (отдача, и получение тепла) путем радиации или конвекции ...........
Определенно поверхности тела человека, участвующей в теплообмене окружающей средой.....
Определение теплообмена радиацией .....
Определение теплоотдачи конвекцией.....
Величины теплообмена человека радиацией и конвекцией при разной температуре воздуха в состоянии покоя .............
Теплообмен радиацией и конвекцией при выполнении физической работы.........
Теплоотдача путем испарения влаги с поверхности тела .
Максимально возможная величина испарения влаги с поверхности тела ..........
Испарение влаги в различных метеорологических условиях у человека в состоянии покоя .....
Динамика потоотделения при выполнении физической работы.............
Определение теплоотдачи испарением .....
Изменения теплопродукция человека в состоянии покоя под влиянием низкой и высокой температуры воздуха .
Тепловой обмен человека в целом ........
Средние температуры воздуха
Низкие температуры воздуха....... 78
Условия теплого воздуха (28—35°)...... 82
Высокие температуры воздуха....... 84
Условия интенсивного теплового облучения .... 86
Сравнение данных теплообмена в различных метеорологических условиях.......... 87
Использование данных теплообмена в практике здравоохранения .............. 94
Воздушные души........... —
Увлажнение одежды в сочетании с обдуванием в горячих цехах............ 97
Борьба с перегреванием при тепловом облучении . . 102
Применение облучения при низких температурах воздуха 103
Режим труда и отдыха в связи с различными условиями производственного микроклимата..... 104
Одежда рабочих, применяющаяся в связи с различными метеорологическими условиями...... 109
Принципы составления метеорологических норм . . 112
Методика определения теплообмена....... 121
Определение отдельных компонентов теплообмена. . 122
Метод группового определения теплообмена человека
для данного помещения........ 131
Литература ............. 137
Витте Н.К.
1955 г.
ВВЕДЕНИЕ
Под тепловым обменом человека с окружающей средой в собственном смысле понимают взаимоотношение между образованием тепла в организме в результате его жизнедеятельности и отдачей или получением тепла организмом из внешней среды различными путями (конвекцией, радиацией, испарением).
Изучение теплового обмена человека при различных метеорологических условиях имеет большое значение как для понимания течения физиологических реакций в этих, условиях, так и для обоснования внесения изменений в влияние этих изменений на организм.
Процессы теплорегуляции, кратковременное и длительное изменение температуры тела, включая лихорадочное состояние различного происхождения, вида и стадии, самые разнообразные реакции, наблюдаемые при! этом у человека, представляются в новом свете при знакомстве с величинами теплового обмена организма с окружающей средой.
Теоретическое обоснование теплового обмена животных и человека дано еще М. В. Ломоносовым, который установил закон о сохранении материи и считал, что этот закон применим и к животному организму.
В изучении теплового обмена много сделано классиками физиологии Гельмгольием, А. А. Лихачевым, М. Рубнером, Левашовым, М. Н. Шатерниковым, В. В. Пашутиным, Этуотером, Ф. Бенедиктом и многими другими отечественными и иностранными учеными.
Свою лекцию «Нервные тепловые центры и их участие в лихорадке» (1887) И. П. Павлов начинает словами: «Жизнь есть сложный химический процесс. А так как теплота есть один из существенных агентов химических реакций, то понятно, что ход, энергия жизненного процесса должны в высшей степени зависеть от теплоты». И далее: «Животное обыкновенно находится в обстановке менее нагретой, чем оно само. Несомненно значит, что организм сам в себе, своей деятельностью, своими химическими процессами производит теплоту. С другой стороны, также ясно, что теплота постоянно расходуется из тела во внешнюю среду. Следовательно, постоянство собственной температуры тела достигается согласованием, регулированием выработки тепла с его потерей, прихода с расходом».
Изучение теплообмена человека при пребывании и деятельности его в различных метеорологических условиях раскрывает перед нами картину поистине грандиозных возможностей приспособления его к различным температурным условиям. Диапазон внешних метеорологических условий, в которых человек может существовать и сохранять в той или иной степени постоянство температуры тела исключительно широк: от жестких морозов Сибири до сильной жары, значительно превышающей температуру кипящей воды. И на гранях этого огромного интервала, составляющего около 200°, люди не только существуют, но ведут производственную деятельность. Б. И. Срезневский (1915) приводит как вполне терпимую температуру воздуха (при отсутствии ветра) 58,6° ниже нуля, а 3. Б. Смелянский (1926) описал труд при обжигании фарфоровых изделий при температуре воздуха 175° С.
Дальнейшее покорение природы, грядущее завоевание воздушных просторов и межпланетных пространств, проникновение вглубь земли и морей могут поставить человека перед лицом таких сочетаний отдельных компонентов метеорологического фактора, которые еще в большей степени выходят за пределы известного и изученного современной физиологией человека.
Некоторые исследователи при изучении теплообмена человека пытались найти универсальный показатель, отражающий в одной цифре комплексное влияние всех компонентов метеорологического фактора.
Общеизвестным в настоящее время является учение об эффективной температуре (Яглов и Ф . Хоутон — 1924—1926), учитывающее суммарно в виде одного показателя температуру, влажность и движение воздуха. Ф. Миссемар дополнил шкалу эффективных температур еще одним компонентом—излучающей способностью стен помещений и составил новую шкалу, которую он назвал шкалой результирующих температур. Т. Бедфорд (1946) дает шкалу исправленных или «корригированных» эффективных температур.
Реферат иностранной литературы об эффективной температуре очень подробно изложен у В. А. Яковенко (1925—1935), а также в учебниках гигиены труда.
Хоутон и Яглоу дают следующее определение понятия эквивалентных эффективных температур.
Учение об «эффективных температурах» не нашло широкого применения, по видимому, вследствие того, что принцип построения температурных шкал является порочным в самой своей основе. Вместо объективной характеристики метеорологических условий и воздействия их на организм, американские исследователи предлагают новые понятия и числовые величины, соответственно тем или иным субъективным ощущениям, подменяя понятия и определения объективной реальности терминами субъективными.
Литературные данные свидетельствуют о тщетности попыток найти универсальный показатель, который отражал бы самочувствие человека во всех' сложных комбинациях и возможностях пребывания его в различных метеорологических условиях.
Весьма мало в этом отношении дают и цифры температуры воздуха, его движения и влажности. Каждая цифра, характеризующая микроклимат, ценна лишь после опосредования ее по отношению влияния ее на человека; при изучении окружающей человека метеорологической среды, мы интересуемся, много ли тепла отнимается у человека при этих условиях, сильно ли нагревают или охлаждают его данные метеорологические факторы.
Изучая окружающие человека факторы среды, влияющие на тепловой обмен человека, мы сталкиваемся с температурой воздуха, стен окружающих предметов, с движением и влажностью воздуха. Каждый из этих факторов выражен различными наименованиями: градусами—для температуры, метрами в секунду—-для движения воздуха, миллиметрами ртутного столба — для давления водяных паров, для влажности, тепловыми единицами — граммкалориямн на см2 в 1 минуту — для потока лучистого тепла.
Для сравнения их между собою нужно выразить все компоненты метеорологического фактора в однородных тепловых единицах, т. е. в количестве получаемого организмом и отдаваемого им тепла.
Другие тепловые свойства воздуха окружающей человека среды (теплоемкость, теплопроводность, влагоемкость), от которых зависит тепловой обмен человека, будут отражены данными о количестве тепла, получаемом или отдаваемом организмом, тем более, что передача тепла, .обмен его между нагретыми до разных температур предметами, скрытая теплота, испарения жидкости — все это также измеряется калориями и учитывается при изучении теплообмена. Этими же единицами измеряется и образование тепла организмом.
Изучение теплообмена между человеком и окружающей средой подводит фундамент к пониманию и обоснованию одной из важнейших функций человека — терморегуляции и приспособления его к внешним условиям.
Исследование влияния на организм метеорологических условий должно идти принципиально по следующей схеме или в таком порядке: 1) измерение физических показателей внешней среды (температура, влажность и движение воздуха, величина лучистого тепла); 2) определение теплообмена человека в данных конкретных условиях и при данной степени физического напряжения или теплопродукции; 3) производство необходимых дополнительных физиологических исследований (мышечная сила, возбудимость тканей, органов и систем; скорость кровотока, капилляроскопия, самочувствие и т. д.).
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ..............
Изменение температуры теля у человека......
Температура отдельных частей тела......
Изменение аксиллярной температуры тела в разных метеорологических условиях .......
Реакция сосудов кожи на воздействие метеорологических условий и температура поверхности тела.....
Рефлекторный характер изменения просвета поверхностных сосудов...........
Температура кожи и одежды человека в состоянии покоя
Температура поверхности тела в работе.....
Теплообмен (отдача, и получение тепла) путем радиации или конвекции ...........
Определенно поверхности тела человека, участвующей в теплообмене окружающей средой.....
Определение теплообмена радиацией .....
Определение теплоотдачи конвекцией.....
Величины теплообмена человека радиацией и конвекцией при разной температуре воздуха в состоянии покоя .............
Теплообмен радиацией и конвекцией при выполнении физической работы.........
Теплоотдача путем испарения влаги с поверхности тела .
Максимально возможная величина испарения влаги с поверхности тела ..........
Испарение влаги в различных метеорологических условиях у человека в состоянии покоя .....
Динамика потоотделения при выполнении физической работы.............
Определение теплоотдачи испарением .....
Изменения теплопродукция человека в состоянии покоя под влиянием низкой и высокой температуры воздуха .
Тепловой обмен человека в целом ........
Средние температуры воздуха
Низкие температуры воздуха....... 78
Условия теплого воздуха (28—35°)...... 82
Высокие температуры воздуха....... 84
Условия интенсивного теплового облучения .... 86
Сравнение данных теплообмена в различных метеорологических условиях.......... 87
Использование данных теплообмена в практике здравоохранения .............. 94
Воздушные души........... —
Увлажнение одежды в сочетании с обдуванием в горячих цехах............ 97
Борьба с перегреванием при тепловом облучении . . 102
Применение облучения при низких температурах воздуха 103
Режим труда и отдыха в связи с различными условиями производственного микроклимата..... 104
Одежда рабочих, применяющаяся в связи с различными метеорологическими условиями...... 109
Принципы составления метеорологических норм . . 112
Методика определения теплообмена....... 121
Определение отдельных компонентов теплообмена. . 122
Метод группового определения теплообмена человека
для данного помещения........ 131
Литература ............. 137