Контрольная работа, варианты 4, 7, 17. Взаимодействие человека с окружающей средой
 Скачать 42.31 Kb.
|
|
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Тема: «Взаимодействие человека с окружающей средой» Теоретический материал. Теплообразование и температура тела человека. Нормальная жизнедеятельность человека может осуществляться только при определенных метеорологических условиях: давлении Р, температуре Т, относительной влажности ¥ и скорости движения W окружающего воздуха. Эти параметры влияют на интенсивность тепломассообмена тела человека с окружающей средой, в процессе которого отводится вырабатываемая организмом теплота Q, а температура тела поддерживается на определенном уровне, обеспечивающим нормальное протекание обменных реакций в организме человека. Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при температуре тела не ниже +25 °С и не выше +43 °С. Для человека температурный оптимум близок к температуре тела, составляющей около +37 °С, под которой понимают температуру его внутренних органов или «ядра». Ее величина достаточно стабильна и лишь незначительно изменяется в течение суток и с возрастом. Максимальная величина температуры тела (37,0...37,1 °С) наблюдается в 16-18 часов, минимальная (36,0—36,2 °С) наблюдается в 3-4 часа. У пожилых людей температура тела снижается до 35,0...36,0 °С [35]. Значительная часть энергии, высвобождающейся при окислительновосстановительном распаде пищи, трансформируется в теплоту, но основное количество теплоты (65...70 %) вырабатывается в мышцах тела человека. При интенсивной мышечной работе количество выделяемой в мышцах теплоты повышается до 90 % от общей теплопродукции тела человека [35]. Теплопродукция организма зависит не только от интенсивности мышечной работы, но также и от температуры окружающей среды (табл. 4.2). Таблица 4.2 Количество теплоты, Вт, выделяющейся в теле человека при различных физических нагрузках и температуре воздуха в помещении
В поверхностном слое тела, называемом «оболочкой» и толщиной 2,5 см, происходит снижение температуры тканей, связанное с отдачей теплоты в окружающую среду. Поэтому температура кожи несколько ниже температуры «ядра» [12]. Так, температура кожи лба колеблется в диапазоне 32,5...34 °С, груди 31...33,5 °С, кистей рук - 28,5 °С, пальцев стопы - 24,4 °С. Наибольшее значение температуры кожи наблюдается в подмышечной впадине - 36,5...36,9 °С. Эту температуру чаще всего и используют для оценки теплового состояния организма человека. Выделение теплоты в теле человека вызывает нагрев его тканей. Так, количество теплоты, выделяющейся в организме человека, находящегося в состоянии покоя, достаточно для нагрева его тела в течение 1 ч на 1,2 °С, а при выполнении им работы средней тяжести — почти на 3 °С. Однако этому препятствует отвод вырабатываемой теплоты в окружающую среду. Теплообмен тела человека с окружающей средой осуществляется через кожные покровы, а также в процессе дыхания за счет нагрева вдыхаемого воздуха и испарения. Основными механизмами теплообмена организма человека с окружающей средой являются: радиационный (лучистый), конвективный и транспирационный (посредством испарения влаги). Теплопотери организма (Вт), т.е. которое отдает организм в окружающую среду, представлены в формуле: Qin = Qk + Qизл + Рисп + Рд , (4.1) где Qk, Ризл, Рисп, - количество теплоты, отводимой за счет кон векции, излучения, испарения пота и дыхания соответственно, Вт. Конвективный теплообмен определяется Законом Ньютона по формуле: Qk = Цк F3 (Тк - Тос) , (4.2) где ак - коэффициент теплоотдачи конвекцией при нормальной температуре принимается равным 4,06 Вт/м2^°С; Тк - температура кожи тела человека (средняя температура кожи зимой Тк около 27,7 °С, а летом - 31,5 °С); Тос - температура окружающей воздушной среды, оС; Fa - площадь эффективной поверхности тела человека (при расчетах принимают равной 1,8 м2). Интенсивность и направление конвективного теплообмена тела человека с окружающей средой определяется в основном температурой Тос и подвижностью окружающего воздуха V. Лучистый теплообмен описывается обобщенным законом Стефана- Больцмана по формуле: Ризл = Спр FKv{(TK /100)4 - (Топ /100)4}, (4.3) где Спр - приведенный коэффициент излучения, который принимается равным 4,9 Вт/(м2^К4); FK - площадь поверхности кожи, излучающей лучистый поток, м2; у - коэффициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей и показывающий долю лучистого потока, излучаемого поверхностью пламени (на практике применяется равным единице); Тк - средняя температура кожи, К; Топ — средняя температура окружающих поверхностей (может приниматься равной температуре окружающего воздуха), К. Количество теплоты, отдаваемое телом человека в окружающую среду при испарении пота, определяется уравнением: Оисп = Мп r, (4.4) где Мп - масса испарившегося пота, г/с; г - скрытая теплота испарения пота, Дж/г (для воды г = 2450 Дж/г). Данные о количестве пота, выделяемого телом человека, приведены в таблице 4.3. Таблица 4.3 Количество пота, г/ч, выделяемого телом человека при различных физических нагрузках и температуре воздуха в помещении
Испарение пота с поверхности кожи происходит только в том случае, если относительная влажность окружающего воздуха менее 100 %. С уменьшением величины относительной влажности воздуха и с ростом скорости движения воздуха интенсивность испарения пота возрастает [38]. Таким образом, количество теплоты, отдаваемой телом окружающему воздуху в процессе испарения пота, зависит от температуры Тос, его относительной влажности ¥ и скорости движения воздуха V. В процессе дыхания окружающий воздух, попадая в легкие человека, нагревается и одновременно насыщается водяными парами. В технических расчетах можно принять, что выдыхаемый воздух имеет t = 37 °С. Количество теплоты, расходуемой на нагревание вдыхаемого воздуха, определяется по формуле: Од = Улв рвд Ср (Твыд - Твд) , (4.5) где Клв - объем воздуха, вдыхаемого человеком в единицу времени (легочная вентиляция), м3/с; рвд - плотность вдыхаемого воздуха, кг/м; С | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||