Физиология Человека

Существенную роль в отдаче тепла, особенно при мышечной деятельности, а также при повышенной температуре окружающей среды, играет испарение пота с поверхности кожи, а также воды с поверхности легких. У человека, находящегося в покое, заметное потоотделение начинается, когда температура кожи повышается до 37°. При испарении во время работы 1 л пота расходуется примерно 580 ккал тепла. Потоотделение значительно усиливается при напряженной и продолжительной мышечной деятельности. Количество пота может достигать 35 л, а при работе в горячих цехах и более. У представителей зимних видов спорта при выполнении физических упражнений значительно увеличивается отдача тепла с поверхности легких. Так, у лыжников за час испаряется с выдыхаемым воздухом 200 мл воды.
Испарение воды с поверхности кожи и легких зависит от относительной влажности воздуха. Оно затрудняется или совсем прекращается в воздухе, который насыщен водяными парами. Напротив, в сухом воздухе испарение происходит интенсивнее.

Если бы организм не обладал свойством теплоотдачи, температура тела человека могла повыситься настолько, что стала бы угрожать его жизни. Подсчитано, что если исключить теплоотдачу, то тело человека за одни сутки может нагреться до 60°. Особенно велико значение отдачи тепла при мышечной деятельности.
Известно, что при умеренной работе производство тепла возрастает в 23 раза, а при напряженных физических упражнениях, в которых участвуют большие группы мышц (например, в гребле, лыжном и велосипедном спорте, борьбе), в 1020 раз. Лишь за 10 мин. подобной работы температура тела могла бы повыситься до 42°. Однако этого не происходит, так как наряду с усилением образования тепла при работе увеличивается его отдача.
Тепло в основном выделяется через кожу, а также посредством дыхания. Существуют три способа отдачи тепла: теплопроведение, теплоизлучение и испарение. Отдача тепла проведением заключается в прямом нагревании телом воздуха (при плавании воды), а также предметов, которые соприкасаются с поверхностью кожи, например одежды. Теплоизлучением называется свойство поверхности, нагретой до определенной температуры, излучать тепло в виде лучистой энергии (инфракрасные лучи). Теплопроведение и теплоизлучение в покое составляют около 7080% всей теплоотдачи и зависят от температуры окружающей среды. С понижением температуры теплоотдача увеличивается. Выделение тепла облегчается при движении воздуха, например при ветре, а также при перемещении (течении) воды (явление конвекции). В этих условиях охлаждение тела происходит быстрее. Теплоотдача также зависит от теплопроводности среды. Теплопроводность воды в несколько раз выше, чем воздуха. Поэтому в плавании, где теплоотдача посредством испарения исключена, она успешно осуществляется благодаря теплопроведению.

Количество калорий, образующихся при окислении пищевых веществ 1 л кислорода, называется калорическим эквивалентом кислорода(эквивалент обозначает равноценное), При смешанной пище, которую обычно потребляет человек, калорический эквивалент кислорода колеблется от 4,7 до 5 ккал. Когда в пище больше углеводов, калорический эквивалент увеличивается, если же больше жиров, уменьшается.
Количество поглощенного организмом кислорода можно определить, если известны величина легочной вентиляции за время опыта и состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. В условиях опыта выдыхаемый воздух собирается в специальные мешки ( 52). Из мешков его пропускают через газовые часы для определения объема выдохнутого воздуха. Посредством прибора газоанализатора устанавливают процентное содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Зная состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, определяют количество потребленного кислорода и выделенного из организма углекислого газа. Для определения расхода энергии надо знать калорический эквивалент кислорода и величину дыхательного коэффициента. Дыхательным коэффициентом называется отношение объема выдыхаемого углекислого газа к объему потребленного кислорода. Величина дыхательного коэффициента зависит от характера пищевых веществ. При окислении углеводов она равна 1. При смешанной пище дыхательный коэффициент колеблется от 0,85 до 0,9. Зависимость величины калорического эквивалента от дыхательного коэффициента приводится в 7.
В качестве примера определим энерготраты, возникающие при мышечной работе методом непрямой калориметрии. Испытуемый работал 5 мин, и за это время его легочная вентиляция составила 200 л. Анализ газов показал, что кислород в выдыхаемом воздухе составлял 16%, а во вдыхаемом (атмосферном)21%. Значит, испытуемый за время опыта поглотил из вдыхаемого воздуха 5% кислорода. Одновременно, согласно анализу, он выделил из организма с выдыхаемым воздухом 4% углекислого газа. Определим объемы поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа за время опыта:
Дыхательный коэффициент равен 0,8. При данном дыхательном коэффициенте калорический эквивалент равен 4,8 ккал ( 8). Таким образом, расход энергии за время работы составил 4,8X10 48 ккал.

Метод прямой калориметрии. Для определения расхода энергии используют методы прямой и непрямой (косвенной) калориметрии. Метод прямой калориметрии заключается в измерении тепла, выделяемого организмом. Для этого человека или животное помещают в специальную камеру (калориметр), которая позволяет точно учесть тепло, отданное телом. По количеству выделенного тепла судят о величине израсходованной энергии. Однако метод прямого измерения выделенного тепла не позволяет определить расход энергии в условиях мышечной деятельности, связанной с передвижением человека.
Метод непрямой калориметрии. Метод непрямой калориметрии широко применяется в исследованиях. Он заключается в изучении газообмена, т. е. основан на определении количества потребленного кислорода и выделенного из организма углекислого газа
Известно, что вся энергия в организме освобождается в результате окисления питательных веществ. Установлено, что для окисления 1 г различных питательных веществ требуется строго определенное количество кислорода. Так, при окислении 1 г углеводов до углекислого газа и воды расходуется 800 мл кислорода. Если же на окисление углеводов тратится 1 л кислорода, то в таком случае освобождается 5 ккал энергии. При окислении 1 г жиров затрачивается примерно 2 л кислорода, при расходе 1 л кислорода 4,7 ккал. При окислении белков 1 л кислорода освобождается 4,85 ккал энергии.