Теплоутворення, або теплопродукція, визначається інтенсивністю обміну речовин. Регуляція теплоутворення шляхом збільшення або зменшення обміну речовин позначається як хімічна терморегуляція.
Вироблене організмом тепло постійно віддається в навколишнє його зовнішнє середовище. Якби не існувала віддача тепла, організм загинув би від перегрівання. Тепловіддача може збільшуватися і зменшуватися. Регуляція тепловіддачі шляхом зміни здійснюють її фізіологічних функцій позначається як фізична терморегуляція.
Кількість утворюється в організмі тепла залежить від рівня обміну речовин в органах, який визначається трофічної функцією нервової системи. Найбільша кількість тепла утворюється в органах з інтенсивним обміном речовин - в скелетних м'язах і в залозах, головним чином в печінці і в нирках. Найменша кількість тепла звільняється в кістках, хрящах та сполучній тканині.
При підвищенні температури навколишнього середовища теплоутворення зменшується, а при її зниженні - збільшується. Отже, між температурою зовнішнього середовища і теплообразованием існують обернено пропорційні відносини. Влітку теплоутворення знижується, а взимку збільшується.
Співвідношення між теплообразованием і тепловіддачею залежить від температури навколишнього середовища. При температурі середовища 15-25 ° С теплоутворення в спокої в одязі знаходиться на одному рівні і врівноважується тепловіддачею (зона байдужості). Коли температура середовища нижче 15 ° С, то при тих же умовах теплопродукція підвищується при 0 ° С і поступово знижується до 15 ° С (нижня зона підвищення обміну). Якщо температура середовища 25-35 ° С, обмін речовин дещо знижується (зона зниженого обміну) і зберігається терморегуляція. При підвищенні температури середовища більше 35 ° С відбувається порушення терморегуляції, обмін речовин і температура тіла підвищуються (верхня зона підвищення обміну, зона перегрівання). Отже, підвищення температури зовнішнього середовища або зігрівання організму зменшує тепловиробництва тільки до відомого рівня при певній температурі зовнішнього середовища. Ця температура називається критичною, тому що подальше її підвищення веде вже не до зменшення, а до збільшення теплоутворення і підвищенню температури тіла. Точно так же при охолодженні існують критична температура зовнішнього середовища, нижче якої тепловиробництва починає знижуватися.
При м'язовому спокої збільшення теплоутворення при охолодженні тіла незначно.
Особливо значне збільшення теплоутворення при низькій температурі зовнішнього середовища спостерігається при тремтіння і роботі м'язів. Неправильні, невеликі скорочення м'язів - тремтіння і посилені руху, які людина робить на холоді з метою зігрітися і позбутися від ознобу або тремтіння, підвищують трофічні функції, значно збільшують обмін речовин і виробництво тепла. Кілька підвищується вироблення тепла і при «гусячої шкіри» -Скорочення м'язів волосяних мішечків.
Необхідно врахувати, що ходьба збільшує тепловиробництва майже в 2 рази, а швидкий біг - в 4-5 разів, температура тіла може підвищитися на кілька десятих градуса, причому підвищення температури під час роботи прискорює окислювальні процеси і тим самим сприяє окисленню продуктів розпаду білків. Однак при тривалій інтенсивній роботі при температурі зовнішнього середовища вище 25 ° С температура тіла може зрости на 1-1,5 ° С, що вже викликає зміни і порушення життєдіяльності. Коли під час м'язової роботи при високій температурі зовнішнього середовища температура тіла підвищується більш ніж до 39 ° С, може наступити тепловий удар. На частку м'язів доводиться 65-75% теплоутворення, а при інтенсивній роботі навіть 90%.
Решта частки тепла утворюється в залізистих органах, головним чином в печінці.
Організм в спокої безперервно втрачає тепло: 1) тепловипромінюванням, або віддачею тепла шкірою навколишньому повітрю; 2) Теплопроведение, або безпосередній віддачею тепла тих предметів, які стикаються з шкірою; 3) випаровуванням води з поверхні шкіри і легенів.
В умовах спокою 70-80% тепла віддається в навколишнє середовище шкірою тепловипромінюванням і Теплопроведение, а випаровуванням води в шкірі (потовиділенням) і в легких - близько 20%. Віддача тепла нагріванням повітря, що видихається, сечею та калом незначна, вона становить 1,5-3% загальної тепловіддачі.
При м'язовій роботі різко зростає віддача тепла випаровуванням (у людини головним чином потовиділенням), доходячи до 90% всього добового теплоутворення.
Тепловіддача тепловипромінюванням і Теплопроведение залежить від різниці температур шкіри і навколишнього середовища. Чим вище температура шкіри, тим більше тепловіддача зазначеними шляхами. Л температура шкіри залежить від припливу до неї крові. При підвищенні температури навколишнього середовища артеріоли і капіляри шкіри. Але так як різниця температури шкіри зменшується, то абсолютна величина тепловіддачі при високих температурах навколишнього середовища менше, ніж при низьких.
Коли температура шкіри порівнюється з температурою навколишнього середовища, тепловіддача припиняється. При подальшому підвищенні температури навколишнього середовища шкіра не тільки не втрачає тепло, але сама нагрівається. В цьому випадку тепловіддача тепловипромінюванням і теплопровіденіем відсутня і зберігається тільки тепловіддача випаровуванням.
Навпаки, на холоді артеріоли і капіляри шкіри звужуються, шкіра стає блідою, кількість протікає через пес крові зменшується, температура шкіри знижується, різниця температур шкіри і навколишнього середовища згладжується, і тепловіддача зменшується.
Людина зменшує тепловіддачу штучними покриттями (білизною, одягом і т. Д.). Чим більше повітря в цих покривах, тим легше зберігається тепло.
Регуляція тепловіддачі випаровуванням води відіграє велику роль, особливо при м'язовій роботі і значне підвищення температури навколишнього середовища. При випаровуванні 1 дм 3 води з поверхні шкіри або слизових оболонок втрачається тілом 2428,4 кДж.
Втрата води шкірою відбувається за рахунок проникнення води з глибоких тканин на поверхню шкіри і головним чином за рахунок функціонування потових залоз. При середній температурі навколишнього середовища доросла людина щодоби втрачає випаровуванням з шкіри 1674,8-2093,5 кДж.
У зв'язку з різким збільшенням потовиділення при підвищенні температури навколишнього середовища і при м'язовій роботі значно зростає і тепловіддача, хоча і не весь піт випаровується.
Випаровування води постійно відбувається і з поверхні легенів. Видихається повітря насичене водяними парами на 95-98% і тому чим сухіше вдихаємо повітря, тим більше тепла віддається випаровуванням з легких. У звичайних умовах легкими щодоби випаровується 300-400 см 3 води, що відповідає 732,7-962,9 кДж. При високій температурі дихання частішає, а на холоді стає рідкісним. Випаровування води з поверхні шкіри і легенів стає єдиним шляхом тепловіддачі, коли температура повітря досягає температури тіла. У цих умовах в спокої випаровується більше 100 см 3 поту на годину, що дозволяє віддавати близько 251,2 кДж на годину.
Випаровування води з поверхні шкіри і легенів залежить від відносної вологості повітря. Воно припиняється в повітрі, насиченому водяними парами. Тому перебування у вологому гарячому повітрі, як, наприклад, лазні, важко переноситься. У сирому повітрі людина погано почувається, навіть при порівняно невисокій температурі навколишнього середовища - при 30 ° С. Погано переноситься шкіряна і гумова одяг, так як вона непроникна для повітря і робить неможливим випаровування поту, тому під таким одягом піт накопичується. При високій температурі повітря і м'язової роботі в шкіряній і гумовою одязі у людини підвищується температура тіла.
Перегрівання людини в атмосфері. насиченою водяними парами, особливо небезпечно, тому що позбавляє можливості звільнятися від надлишку тепла найбільш дієвим способом - випаровуванням.
Навпаки, в сухому повітрі людина порівняно легко переносить значно вищу температуру, ніж у вологому.
Велике значення для збільшення тепловіддачі тепловипромінюванням, Теплопроведение і випаровуванням має рух повітря. Збільшення швидкості руху повітря збільшує тепловіддачу. На протязі і на вітрі різко збільшується втрата тепла. Але якщо навколишнє повітря має високу температуру і насичене водяними парами, то рух повітря не охолоджує. Отже, фізична терморегуляція забезпечується: 1) серцево-судинною системою, яка визначає приплив і відтік крові в кровоносних судинах шкіри, а отже, кількість тепла, що віддається шкірою в навколишнє середовище; 2) системою органів дихання, т. Е. Змінами вентиляції легенів; 3) зміною функції потових залоз.
Регуляція тепловіддачі проводиться нервовою системою і за допомогою гормонів. Істотне значення мають умовні рефлекси на обстановку, в якій неодноразово нагрівалася або охолоджувалося тіло.
Зміна функцій серцево-судинної системи, дихання і потових залоз рефлекторно регулюється роздратуванням зовнішніх органів почуттів і особливо роздратуванням рецепторів шкіри при змінах температури зовнішнього середовища, а також роздратуванням нервових закінчень внутрішніх органів при коливаннях температури всередині організму. Фізіологічні механізми фізичної терморегуляції здійснюються великими півкулями, проміжним, довгастим і спинним мозком.
Тепловіддача змінюється при надходженні в кров гормонів, що змінюють функції органів, що беруть участь у фізичній терморегуляції.