Респіраторні тепловтрати. Механізми респіраторних тепловтрат
при зануренні в воду втрати тепла через дихальні шляхи представляють основну загрозу для сталості теплосодержания організму, незважаючи на те що при нормальному атмосферному тиску ці втрати зазвичай не перевищують 10% від метаболічної теплопродукції навіть при дуже холодному повітрі.
Функція верхніх дихальних шляхів в нормі полягає в кондиціонуванні повітря. Вдихаємо повітря зазвичай холодніше тканини верхніх дихальних шляхів і майже завжди суші повітря, насиченого парами при температурі тіла. Давно встановлено, що в умовах, що відповідають рівню моря, вдихаємо повітря зігрівається і зволожується, досягаючи температури 37 ° С і тиску водяної пари 47 мм рт. ст. (Тиск насиченої пари при 37 ° С) на перших 10-15 см довжини верхнього дихального тракту.
Чим більша кількість повітря бере участь в диханні, тим вище респіраторні тепловтрати. Таким чином, втрати тепла з диханням фактично є постійною частиною метаболізму, тому що існує пряма залежність між дихальним об`ємом та споживанням кисню. Респіраторні тепловтрати зростають, якщо сухість вдихуваного повітря збільшується. Для випаровування води з поверхні верхнього дихального тракту необхідна енергія у вигляді прихованої теплоти пароутворення, і чим сухіше вдихається газ, тим більша кількість води має бути витрачено для насичення його парами.
При нормальному атмосферному тиску випаровування є головним компонентом респіраторних тепловтрат. Втрати тепла з диханням кілька зростають, якщо вдихаємо повітря стає холоднішим, внаслідок то-то, що конвективна теплопередача знаходиться в прямій залежності від різниці температур вдихуваного повітря і тіла людини. Якби повітря, що видихається мав температуру 37 ° С і був насичений вологою, то розрахувати респіраторні тепловтрати було б просто. Однак насправді це не так.
обмеження втрати респіраторного тепла відбувається в результаті нескладного процесу теплообміну між теплим і зволоженим повітрям, котрі залишають розташовані нижче зони респіраторного тракту, і раніше охолодженими поверхневими шарами верхній частині цього тракту. Таким чином, при звичайній кімнатній температурі повітря, що видихається має температуру 34 ° С і при цьому насичений водяними парами (під тиском 40 мм рт. Ст.).
По мірі того як вдихаємо повітря стає холодніше і суші, охолодження верхніх дихальних шляхів підвищується, а разом з цим посилюється і обмеження втрати тепла. Проте це не грає якої-небудь значної ролі в збереженні тепла в організмі на рівні моря, оскільки в цих умовах респіраторний компонент становить всього лише 10% від загальної тепловтрати.
Однак під час занурення в воду умови змінюються, так як газ, що вдихається під тиском, рівним навколишнього гідростатичного тиску, є щільним і має високу теплоємність. На глибині в структурі респіраторних тепловтрат починає переважати конвективний компонент. Респіраторні тепловтрати можна розрахувати, якщо відомо, наскільки виражений процес стримування втрати тепла, що обумовлює можливість визначити температуру повітря, що видихається по температурі вдихуваного.