Теплообмін людини з навколишнім середовищем, Вплив метеорологічних чинників на організм людини
Безпека життєдіяльності
2. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ У ПОВСЯКДЕНІШ УМОВАХ ВИРОБНИЦТВА І У ПОБУТІ
2.1. Фізіологічний вплив чинників існування на життєдіяльність людини
2.1.2. Вплив метеорологічних чинників на організм людини
2.1.2.1. Теплообмін людини з навколишнім середовищем
Життєдіяльність людини супроводжується виділенням тепла в навколишнє середовище. Величина тепловиділення організмом людини залежить від ступеня фізичного напруження за певних кліматичних умов і становить від 85 (у стані спокою) до 500 Дж/с (важка робота).
Нормальне теплове самопочуття має місце, коли тепловиділення (Qтв) організму людини повністю сприймаються навколишнім середовищем (Qтн), тобто коли має місце тепловий баланс (Qтв)=(Qтн)- У цьому випадку температура внутрішніх органів залишається постійною на рівні 36,6°С.
Організм
Найінтенсивніші обмінні процеси відбуваються в печінці – її температура – 38,0-38,5″С. існує добовий біоритм температури шкіри: максимальна (37,0-37,1°С) о 16.00-19.00, мінімальна (36,0 – 36,2°С) о 2.00-4.00 годин за місцевим часом.
Рівняння теплового балансу “людина – навколишнє середовище” вперше було проаналізоване в 1884 р. професором І. І. Флавицьким. Теплообмін між людиною та навколишнім середовищем здійснюється конвекцією внаслідок обтікання тіла повітрям (gк), теплопровідністю через одяг (gт), випромінюванням на оточуючі предмети та в процесі тепломасообміну (gтм) при випаровуванні вологи, котра виводиться на поверхню потовими залозами (gп) і при диханні (gд):
Qтн = gк + gт+gв +gп + gд
Конвекційний теплообмін визначається за законом Ньютона:
Gk=akFe(tпов – tис)
Tпов – температура поверхні тіла людини (взимку – 27,5°С, влітку -31°С);
Tис – температура навколишнього середовища;
Fe – ефективна поверхня тіла людини (50-60% геометричної зовнішньої поверхні тіла людини). Для практичних розрахунків вона приймається, рівною 1,8 м2;
Ак – коефіцієнт тепловіддачі конвекцією; ак= 4,06 Вт/(м2*град).
Величина і напрямок конвективного теплообміну людини з навколишнім середовищем визначається переважно температурою навколишнього середовища, барометричним тиском, рухомістю та вологовмістом повітря.
Рівняння Фур’є, котре описує теплопровідність в одномірному теплопровідному полі, можна записати у вигляді:
αо – коефіціенттеплопровідності тканин одягу людини, Вт/град;
Δо – товщина тканин одягу людини, м.
Теплообмін вимірюванням відбувається за допомогою електромагнітних хвиль між тілами, розділеними променепрозорим середовищем. Теплова енергія, перетворюючись на поверхні гарячого тіла у променисту, передається на холодну поверхню, де знову перетворюється на теплову. Променистий потік тим більший, чим нижча температура поверхонь, котрі оточують людину, і може бути визначений за допомогою узагальненого закону Стефана – Больцмана
Кількість тепла, котре віддається людиною в навколишнє середовище при випаровуванні вологи, що виводиться на поверхню шкіри потовими залозами, визначається за формулою:
Gп = Gп r, де Gп – кількість вологи, що виділяється і випаровується, кг/с; r – прихована теплота випаровування вологи, котра виділяється, Дж/кг.
Кількість тепла, що віддається в оточуюче середовище з поверхні тіла при випаровуванні поту, залежить не лише від температури повітря та інтенсивності роботи, що виконується людиною, а й від швидкості руху оточуючого повітря та його відносної вологості.
Кількість тепла, котре витрачається на нагрівання повітря, що вдихається, можна визначити за рівнянням:
Gд=VлрPвдСр(tвид – tвд),де
V лв – легенева вентиляція, м3/с; г – густина вологого повітря, що вдихається, кг/м3;
Ср – питома теплоємність повітря, що вдихається, Дж/(кг/град);
Tвид – температура повітря, що видихається, 0°С;
Tвд – температура повітря, що вдихається, 0°С. Легенева вентиляція – це об’єм повітря, що вдихається людиною за одиницю часу. Вона визначається як добуток об’єму повітря, що вдихається за один вдих, на число циклів дихання за секунду.
Кількість теплоти, що виділяється людиною з повітрям, котре видихається, залежить від її фізичного навантаження, вологості повітря, температури оточуючого повітрі.
Загалом теплове самопочуття людини залежить від температури навколишнього середовища, рухомості та відносної вологості повітря, барометричного тиску, температури оточуючих предметів та інтенсивності фізичного навантаження організму.
Оскільки температура оточуючих предметів, інтенсивність фізичного навантаження організму визначають конкретну виробничу обстановку і характеризуються великою різноманітністю. їх розглядають окремо. Інші параметри: температура, швидкість, відносна вологість та барометричний тиск оточуючого повітря отримали назву параметрів мікроклімату.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...