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对流散热和辐射散热的区别

时间:2023-04-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:人体产热的基本方式大致可包括:基础代谢产热、食物特殊动力效应产热、骨骼肌运动产热等。在这些产热过程中,安静状态下,机体的产热器官主要是内脏,以肝脏为主;而运动时的产热器官主要是骨骼肌。在常温和安静状态下,机体的热量约有60%通过辐射方式散发。散热效率取决于皮肤与接触物表面的温差、物体的导热率和接触面积等。水的热容量大,导热率比空气高,衣服被浸湿后,传导散热将大大增加。

人是恒温动物。其体温之所以相对稳定,是因为在体温调节机制控制下,产热和散热之间达到动态平衡的结果。

(一)产热

体内物质代谢释放能量,绝大部分最终都转化成了热能,这些热量是维持体温的热量来源。人体产热的基本方式大致可包括:基础代谢产热、食物特殊动力效应产热、骨骼肌运动产热等。在这些产热过程中,安静状态下,机体的产热器官主要是内脏,以肝脏为主;而运动时的产热器官主要是骨骼肌(表7-3)。

表7-3 几种组织、器官的产热百分比

(二)散热

人体的主要散热部位是皮肤。由于我国所处的地理环境,大部分时间外界气温是低于体表温度的,所以人体的热量,大多能够通过辐射、传导、对流、蒸发等方式向外界发散,一小部分则随呼吸道、尿、粪便等排泄物散发到外界。以下为人体几种主要的散热方式:

1.辐射散热 辐射散热(thermal radiation)是在将人体视为热源的情况下,体热以热射线的形式向外界散发的一种方式。在常温和安静状态下,机体的热量约有60%通过辐射方式散发。辐射散热的多少与皮肤与环境间的温差和机体的有效辐射面积有关,皮肤和环境间的温差越大或有效辐射面积越大,辐射散热量就越多。热射线也能从其他物体向机体辐射,故环境温度高于体表温度时,机体将从周围环境中吸收热量。

2.传导和对流 传导散热(thermal conduction)指人体将热量直接传给与它接触的较冷物体的一种散热方式。散热效率取决于皮肤与接触物表面的温差、物体的导热率和接触面积等。金属的导热率一般都很高,而空气的导热率则较低,衣着使接触皮肤的静止空气层变温暖,形成一隔热层而起到隔热保暖作用。水的热容量大,导热率比空气高,衣服被浸湿后,传导散热将大大增加。因此,临床上用冰帽或冰袋使高热患者降温。

对流散热(thermal convection)是通过空气或液体流动来交换热量的一种方式。严格地讲,对流是传导的一种特殊形式,它散发热量的多少受风速的影响很大,在体表温度与环境温度之间温差不变的情况下,风速越大,对流散热越多;风速越小,对流散热越少。所以冬天刮风时,人就感到特别冷。穿衣尤其是紧身内衣可减少空气对流,使散热减少,具有保暖作用。

以辐射、传导和对流方式散热的情况只有在体表温度高于外界温度的前提下才能进行。一旦外界气温等于或高于体表温度,辐射、传导和对流散热就会停止,人体不但不能运用上述方式散热,反而还会从周围环境吸热,这时,蒸发就成为机体散热的唯一方式。

3.蒸发 蒸发散热(evaporation)是利用水分从体表汽化时吸收体热的一种散热方式。体表每蒸发1g水,可吸收并散发体热2.43k J,因此,体表水分的蒸发是一种很有效的散热途径。临床上,高热患者采用酒精擦浴,通过酒精蒸发散热,可起到降温作用。蒸发散热受空气湿度影响很大,空气湿度大,阻碍水分蒸发,因此,在高温高湿的环境中,不仅辐射、传导、对流散热停止,蒸发散热也很困难,可造成体热淤积,发生中暑。

蒸发散热有两种形式。 ①不感蒸发:是指机体中的水分直接渗透出皮肤和呼吸道黏膜表面在没有形成明显水滴之前被蒸发的一种散热形式,与汗腺活动无关。人体的不感蒸发量一般为每天1000ml左右,其中通过皮肤蒸发的水约为600~800ml。当环境温度升高,人体活动增加或发热时,不感蒸发可以增加;当环境温度降低或病人休克时,不感蒸发可以减少。因此给病人补液时应根据情况,补充由不感蒸发丧失的液体量。 ②发汗(sweating):又称可感蒸发,是指通过汗腺主动分泌汗液在皮肤表面形成明显液滴而蒸发散热的过程。发汗受环境温度、劳动或运动强度、空气湿度及风速大小等因素的影响,与机体的体温调节密切相关。人在安静状态下,当环境温度达30℃左右时便开始发汗。如果空气湿度大,而且着衣较多时,气温达25℃便可发汗。劳动或运动时,气温虽在20℃以下,也可出汗。在高温、空气湿度大、风速小时,汗液蒸发困难,体热不能有效发散,而造成体热蓄积体内,体温升高,引起中暑。另外,大面积烧伤,汗腺分泌障碍也不能进行蒸发散热。所以,在炎热环境中要特别对这些病人进行防暑护理。

汗液中水分约占99% ,固体成分则不足1% ,固体成分主要是氯化钠,还有少量的尿素和氯化钾等。当大量出汗或出汗速度过快,机体除丢失大量水分外,还丢失大量的氯化钠,因此,应该注意及时补充水分和氯化钠,防止电解质紊乱。

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