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人体产热与散热-运动生理学的重要角色

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:正常体温的维持依赖于这种产热过程与散热过程的动态平衡。劳动或运动时,骨骼肌是主要产热器官,其产热量可达到人体产热量的90%。骨骼肌产生热量的潜力很大,剧烈运动时,人体产热量可比安静时提高40多倍。寒冷环境中,骨骼肌通过不随意的节律性收缩——寒战来增加产热量,根据测定,代谢率可增加4~5倍。在环境温度较低以及人体处于安静状态时,此方式散热量约占人体总散热量的60%。

人体产热与散热-运动生理学的重要角色

人体在代谢过程中不断地产生热量,同时又将热量不断地散发到体外。正常体温的维持依赖于这种产热过程与散热过程的动态平衡。

(一)产热

1.产热量

人体安静状态下的产热量一般高于基础代谢的25%,而运动时的产热量最多可比安静时增加10~20倍。

2.产热部位

在安静状态下,主要的产热器官是内脏器官,其中以肝组织产热量最大,肝血液的温度比主动脉血液的温度高0.6℃左右,内脏器官的产热量约占全身产热量的56%。劳动或运动时,骨骼肌是主要产热器官,其产热量可达到人体产热量的90%。骨骼肌产生热量的潜力很大,剧烈运动时,人体产热量可比安静时提高40多倍。

寒冷环境中,骨骼肌通过不随意的节律性收缩——寒战来增加产热量,根据测定,代谢率可增加4~5倍。

(二)散热

1.散热途径

人体的热量通过四个途径不断向体外散发:由皮肤散发大多数热量;经呼吸道蒸发散发小部分热量;随尿、粪排泄散发及通过加温冷空气、冷食物而散发少量热量。皮肤散热是人体最主要的散热途径。(www.xing528.com)

2.皮肤散热方式

机体深部产生的热量经血液循环运送到体表,皮肤通过辐射、传导、对流、蒸发散热的方式,将体内热能散发。

(1)辐射,指人体以发出红外线电磁波辐射能的方式散发热量,是机体安静状态下散热的主要方式。皮肤的有效散热面积越大,皮肤与环境之间的温差越大,则皮肤散热量越多;反之,当外界环境温度超过皮肤温度时,皮肤会吸收热射线热量,使体温升高。在环境温度较低以及人体处于安静状态时,此方式散热量约占人体总散热量的60%。

(2)传导,指人体将热量直接传给与皮肤接触的较冷物体的散热方式。人的表皮和皮下脂肪是热的不良导体,因此,空气中传导散发的热量极少。水是热的良导体,当身体浸在水中时,大量的热量得以传导给水。游泳运动员由于长期处于水环境中,机体的热量主要以传导方式散发。

(3)对流,指通过空气或液体来交换热量的一种散热方式。人体的热量传给围绕机体周围的一薄层空气,空气不断流动(对流),从而将体热发散到空间。对流是传导散热的一种特殊形式。对流散热量的多少,受风速影响极大。风速越大,对流散热量也越多。风速越小,对流散热量也越少。衣着覆盖的皮肤表层,不易实现对流,有利于保温。

(4)蒸发,人体的蒸发散热有两种形式:不感蒸发和发汗。前者是指人体没有汗液分泌时,皮肤和呼吸道不断有水分渗出,在未形成明显的水滴之前即被蒸发掉。其中,皮肤的水分蒸发又称不显汗,与汗腺的活动无关。室温30℃以下时,不感蒸发的水分相当恒定,有12~15g/h·m2水分被蒸发掉,人体24 h的不感蒸发量为400~600mL。

发汗指汗腺的分泌活动,又称可感蒸发。人体在安静状态下,当环境温度达30℃左右时便开始发汗。若空气湿度大,穿衣较多时,气温25℃即可引起发汗。运动中,气温20℃以下时,亦可出现发汗,而且汗量往往较多。

3.散热的调控

人体主要通过皮肤血流量的调节和发汗来调控散热。皮肤血流量的大小决定了皮肤温度的高低,当皮肤温度高于环境温度时,主要通过辐射、传导和对流方式散热,散热量大小主要取决于皮肤与外界环境之间的温度差。在寒冷环境中,交感神经活动增强,皮肤小动脉收缩,血流量减少,皮肤与环境之间的温差减小,散热量下降。而在炎热环境下,交感神经活动减弱,皮肤小动脉舒张,动静脉吻合支大量开放,血流量增加,皮肤温度升高,散热量增多。然而,当环境温度高于皮肤温度时,辐射、传导和对流方式散热效果甚微,主要依靠发汗散热来调节体温。在一定范围内,发汗量随着气温的升高而增多。但当人在高温环境中停留时间过长,发汗速度会因汗腺疲劳而明显减慢。若环境中同时风速较低、湿度较大时,不易蒸发散热,易导致体温升高,甚至中暑。

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