Физиология человека глазами физика - страница 33

примем равной 1 см. Коэффициент теплопроводности сухой кожи Y к = 0,137 ккал/м. час. град. Определим в первом приближении коэффициент теплопроводности реальной (не сухой) кожи человека на основании уравнения №1. Q = F x K x (T 1 – T 2); T 1 – температура кожи человека = +30 градусов. Т 2 – температура наружного воздуха. F – поверхность человеческого тела (м2). К – коэффициент теплопередачи. Тепловые потери человека при лёгкой работе в помещении с температурой +20 градусов, равны: 90 ккал/ч. – (явные потери) и 85 ккал/ч – (скрытые потери), – потери тепла на испарение пота (В. М. Гусев – 1961 г). К = Q / F х (Т 1 – Т 2) = 175 / 2 х (30 – 20) = 8,75 (ккал / м 2 Час Град).К = 1 / Б: Yк., Откуда: Yк = Б х К. Yк = 0,01 х 8,75 = 0,088 (ккал / м. час. град). Yк – практически совпадает с табличным значением для сухой обезвоженной кожи, равным 0,137 (кожа применяемая в технике). Посмотрим, что произойдёт с обнажённым современным (тепличным), человеком при морозе – минус 20 градусов. Q* = 2 х 8,75 х {30 – (– 20)} = 875 (ккал/ч). Это огромные тепловые потери для организма человека, при которых через 20 – 30 минут человек замёрзнет! Но, Порфирий Иванов, при такой температуре наружного воздуха ходил целый день, в одних шортах – босиком. В чём здесь дело? Чего-то не хватает нашему термосу? Безусловно, коэффициент теплопроводности кожи очень велик. Вот, если бы коэффициент теплопроводности кожи был бы равен коэффициенту теплопроводности хотя бы воздуха: Yв = 0.02, тогда бы был другой результат, вписывающийся в граничные условия для живого организма.

Qф = Yк х (Тв – Тн) х F х (час) / Б (Формула №3).

Тепловые потери по формуле Фурье (формула №3). Если задавшись внутренней температурой кожи человека равной +33 градуса Цельсия (средняя температура тела гипотетических долгожителей – 500 – 700 лет), тогда, средняя температуры кожи = +20 градусов, а наружная температура поверхности тела будет равна +7 градусов Цельсия. Толщину кожного покрова примем так же равной 1 см. Коэффициент теплопроводности сухой кожи Yк = 0,137 ккал/ м 2 час град. По бесспорной формуле Фурье, для перехода тепла внутри тела или к другому телу (в данном случае к холодному воздуху), в следствие, соприкосновения, будем иметь:

Qф = 0,02 х (33 – 7) х 2 х (1 час) / 0.01 = 104 ккал/час.

Где Тв, Тн – температура внутренней и наружной поверхности кожи. Б – толщина кожного покрова. F – наружная площадь поверхности, тела человека = 2 м2.

В данном случае тепловые потери организма удовлетворяют искомым значениям. Но, вопрос стоит не только в тепловых потерях живого организма, а в опасности обморожения кожи. Наружная поверхность кожи должна как-то локально обогреваться. Из таблицы 15, справочника Н. Ф. Фёдорова – 1961 г, имеем, что количество вредностей выделяемых человеком в виде углекислого газа = 68 г/час. Вот тут, настало время удивиться «подсказке» из справочника по теплофизике. Что если наша кожа через свои поры на морозе выделяет углекислый газ, который, обогревает кожный покров, продувая этим тёплым газом кожу по всей толщине! Действительно, из физики известно, что законы диффузии и теплопроводности газов аналогичны… К. А. Калантаевская – «Морфология и физиология кожи человека» – 1972 г, приводит следующие данные: – «Через кожу человека в условиях комфорта теряется 360 мг азота и в 10 раз увеличивается выделение азота при высокой температуре и высокой влажности, когда выделение пота достигает 700 – 800 г в час. 80 -90% азота содержащегося в поте обусловлено мочевиной, аминокислотами и аммиаком. В течение недели со всей кожи выделяется 100 – 300 гр. жира. У человека кожное сало состоит из жирных кислот – 20 – 30%, холестерина – 30 -40% и глицерина —30%. После 40 – 45 лет сало-отделение значительно уменьшается, а в 50 лет уже составляет 30 – 50% от максимального уровня. Атрофия потовых и сальных желез приводит к сухости кожи». К.