Notiuni de radiatie, convectie si evaporare

Notiuni de radiatie, convectie si evaporare

În condiţii obişnuite de ambianţă termică, mecanismul principal al pierderii căldurii corporale este radiaţia, urmata de evaporare urmată de şi de convecţie. Ordinea menţionată se poate schimba esenţial în diferite condiţii, cum ar fi: frig puternic, căldură excesivă, umiditate ridicată, vânt cu viteze mari.

Radiaţia. Cedarea căldurii prin radiaţie este cu atât mai mare, cu cât este mai joasă temperatura mediului înconjurător. Obiectele cu temperaturi diferite fac schimb de căldură, chiar dacă se află la distanţă. Astfel, prin radiaţie, se transferă căldura între două obiecte, între care nu există un contact direct. Natural, această corelaţie este valabilă şi pentru corpul uman în raport cu orice alt corp.

În apropierea unei suprafeţe mai reci, corpul omului pierde căldura prin radiaţie negativă, iar dacă alături se află o suprafaţă mai caldă decât cea a corpului, el va primi căldura prin radiaţie pozitivă. Prin urmare, factorul principal care influenţează schimbul de căldură prin radiaţie, între două corpuri, este mărimea diferenţei de temperatură dintre ele.

În condiţii obişnuite de viaţă, cea mai mare parte de căldură se pierde prin radiaţii (aproximativ 40-45% din cantitatea totală de căldură).

Convecţia. Pierderea căldurii prin convecţie se produce datorită stratului de aer care se găseşte în contact cu suprafaţa corpului. Aerul ce vine în contact cu corpul cald primeşte direct de la acesta căldura; o dată încălzit, conform unor legi fizice, densitatea sa scade.

Prin scăderea densităţii stratul de aer devine mai uşor şi se deplasează în sus, fiind înlocuit de alt strat de aer mai rece, respectiv mai dens, care va urma aceeaşi cale. Această mişcare a moleculelor de aer prin simpla modificare a densităţii lui, fără să intervină o forţă mecanică, este cunoscut sub denumirea de convecţie. În acest sens s-au studiat şi curenţii de convecţie, care conduc la pierderea căldurii de pe suprafaţa corpului.

Convecţia ajută la dispersia căldurii de pe suprafaţa corpului cald, în funcţie de o serie de proprietăţi ale aerului. Astfel, cedarea căldurii are loc datorită încălzirii şi deplasării aerului ce vine în contact cu corpul şi a înlocuirii lui cu aer mai rece.

Corpul ce are o temperatură mai ridicată decât cea a aerului pierde de pe suprafaţa sa o parte din căldură datorită circulaţiei moleculelor din aer cu care vine în contact. Pentru ca pierderea de căldură prin acest mecanism să se producă, este necesar ca temperatura aerului să aibă valori mai mici decât ale temperaturii suprafeţei corpului, adică a pielii.

Când temperatura aerului are aceleaşi valori, pierderea nu se mai produce, iar dacă aerul este mai cald decât corpul, în loc să piardă, corpul începe să câştige căldură. Mişcarea aerului influenţează de asemenea pierderea de căldură a organismului prin convecţie în sensul creşterii ei. Între viteza curenţilor de aer şi intensitatea pierderii de căldură prin convecţie există o relaţie strânsă.

Un alt factor care influenţează pierderea de căldură prin convecţie este umiditatea aerului.

Evaporarea. Pierderea căldurii prin evaporare este condiţionată de prezenţa transpiraţiei pe suprafaţa corpului şi de posibilitatea evaporării acesteia în aerul înconjurător. Cantitatea lichidului eliminat de organism prin transpiraţie depinde de temperatura mediului înconjurător, de efortul fizic depus, de felul îmbrăcămintei şi de gradul de antrenament.

Mecanismul de pierdere a căldurii prin evaporare este precedat de fenomenul fiziologic al secreţiei sudorale. Deoarece pielea şi mucoasele organelor respiratorii sunt totdeauna umede, evaporarea constituie un proces de bază în pierderea căldurii de către corpul uman. Aceasta se înţelege uşor dacă luăm în considerare că un gram de apă pentru a trece din stare lichidă în stare gazoasă consumă peste 580 calorii mari.

La temperatura aerului de 20°C, omul nu transpiră propriu-zis, însă din cauza evaporării lichidului fiziologic ce umidifică pielea şi mucoasele, se pierd circa 20-25% din totalul căldurii cedate de către organism mediului înconjurător.

Procesul evaporării transpiraţiei se intensifică în special numai la temperaturi ridicate. Majoritatea oamenilor încep să transpire când temperatura corpului ajunge la 28-29°C; în acest caz pierderea de căldură prin evaporare se intensifică substanţial. Dacă se mai adaugă şi efortul fizic, iar aerul este destul de uscat ca să poată primi vaporii de apă, viteza de evaporare a transpiraţiei poate fi de peste 1000 ml /oră.

Evaporarea, ca mecanism al pierderii de căldură, este accentuată prin creşterea temperaturii aerului şi prin curenţii de aer. Un aer uscat ajută la evaporarea transpiraţiei, in timp ce creşterea umidităţii atmosferei este nefavorabilă pentru procesul respectiv. Când aerul este saturat sută la sută cu vapori de apă, evaporarea nu mai este posibilă, indiferent de temperatura aerului sau de intensitatea curenţilor de aer.

Din aceste motive, într-un mediu cu aer prea umed nu ne simţim confortabil, ne supraîncălzim repede, chiar dacă temperatura nu este foarte ridicată. În schimb, într-un mediu cu aer uscat rezistăm la temperaturi ridicate, fiindcă mecanismul pierderii de căldură se datoreşte numai evaporării transpiraţiei.

Prin urmare, transpiraţia reprezintă un mecanism de menţinere a temperaturii corpului într-o ambianţă caldă, în care celelalte modalităţi de pierdere a căldurii sunt îngreuiate. Aceste căi prin care organismul pierde căldura în exterior sunt comune tuturor corpurilor, însufleţite şi neînsufleţite, însă totuşi ele au şi un caracter specific datorită căruia omul nu-şi egalează temperatura corporală cu cea a mediului, ci o menţine constantă chiar în cazuri de schimbări termice relativ mari ale mediului înconjurător.

Echilibrul termic este dirijat de centrii termoreglatori care se află sub controlul scoarţei cerebrale. Asupra acestui mecanism de termoreglare influenţează şi sistemul endocrin. În mare măsură procesul de termoreglare depinde de călirea, adaptarea organismului la oscilaţiile mari termice, atât în sensul creşterii, cât şi al scăderii temperaturii.

Călirea organismului în condiţii de temperatură joasă duce la creşterea termogenezei, la modificarea reacţiei vasculare şi, ca rezultat, se micşorează pierderea de căldură. De asemenea, călirea organismului în condiţii de acţiune a temperaturilor înalte conduce la accelerarea pierderii de căldură.

Având în vedere particularităţile unei activităţi desfăşurate neîntrerupt, indiferent de condiţiile mediului extern, călirea organismului prezintă o importanţă deosebită. Călirea trebuie făcută sistematic, atât prin educaţie fizică şi sport, cât şi prin însuşi procesul de activitate, care trebuie gradat şi planificat astfel, încât să se desfăşoare în diverse condiţii termice.

Muncitorii astfel antrenaţi vor rezista la un efort maxim, solicitat de activitatea respectivă fără survenirea unor variaţii evidente ale temperaturii corpului şi tulburări de termoreglare, stabilindu-se un echilibru cu mediul înconjurător în condiţii cât mai favorabile pentru organism.