蒸發散熱

蒸發散熱

蒸發散熱是指體液的水分在皮膚和黏膜(主要是呼吸道黏膜)表面由液態轉化為氣態,同時帶走大量熱量的一種散熱方式。 每蒸發1g水可帶走2.44 kJ熱量,因此蒸發是非常有效的散熱方式。蒸發散熱器 蒸發可分為不顯汗和發汗兩種。不顯汗(又稱不感蒸發 )在未聚集成明顯的汗滴之前即被蒸發的一種持續性的散熱形式。一般不為人們所察覺。在中等室溫(30℃以下)和濕度條件下,約有25%的熱量是由這種方式散發的發汗是汗腺主動分泌汗液的活動過程,汗液的蒸發可有效地帶走熱量。因為發汗可以感覺得到,又稱為可感蒸發。

基本信息

方式

人體蒸發有二種形式:不感蒸發和可感蒸發。

不感蒸發

人體即使處在低溫中,沒有汁液分泌時,皮膚和呼吸道都不斷有水分滲出而被蒸發掉,這種水分蒸發稱為不感蒸發,其中皮膚的水分蒸發又稱為不顯汗,即這種水分蒸發不為人們所覺察,並與汁腺的活動開關。在室溫30℃以下時,不感蒸發的水分相當恆定,有12-15g/h·m2水分被蒸發掉,其中一半是呼吸道蒸發的水分;另一半的水分是由皮膚的組織間隙直接滲出而蒸發的。人體24h的不感蒸發量為400-600ml。嬰幼兒的不感蒸發的速率比成從大,因此,在缺水時嬰幼兒更容易造成嚴重脫水。不感蒸發是一種很有成效的散熱途徑,有些動物如狗,雖有汁腺結構,但在高溫環境下也不能分泌汁液,此時,它必須通過 熱喘呼吸(panting)由呼吸道來增強蒸發散熱。

可感蒸發

可感蒸發當環境溫度超過30℃以上時,汗腺便分泌汗液,這種汗腺分泌汗液的活動稱為發汗。發汗是可意識到的明顯的汗液分泌,汗液蒸發可散發大量體熱,因此,又稱為顯性出汗或可感蒸發。發汗的速度受環境溫度濕度影響,環境溫度高,發汗速度快。但當溫度高、濕度大時,則汗液不易蒸發,體熱就不易散發,個體感覺悶熱難受。臨床上對高熱病人採用乙醇或溫水擦浴,通過水分的蒸發,起到降溫作用 。

主要因素

汗液中水分占99%,而固體成分則不到1%,在固體成分中,大部分為氯化鈉,也有少量氯化鉀、尿素等。同血漿相比,汗液的特點是:氯化鈉的濃度一般低於血漿;在高溫作業等大量出汗的人,汗液中可喪失較多的氯化鈉;汗液中葡萄糖的濃度幾乎是零;乳酸濃度主於血漿;蛋白質的濃度為零。實驗測得在汗腺分泌時,分泌管腔內的壓力高達37.3kPa(250mmHg)以上。這表明汗液不是簡單的血漿濾出液,而是由汗腺細胞主動分泌的。大量的乳酸是腺細胞進入分泌活動的產物。剛剛從汗腺細胞分泌出來的汗液,與血漿是等滲的,但在流經汗腺管腔時,由於鈉和氯被 重吸收,所以,最後排出的汗液是低滲的。汗液中排出的鈉量也受醛固醇的調節。下因為汗液是低滲的,所以當機體因大量發汗而造成脫水時,可導致高滲性脫水。

發汗是反射活動。人體汗腺接受交感 膽鹼能纖維支配,所以乙醯膽鹼對小汗腺有促進分泌作用。發汗中樞分布在從脊髓到大腦皮層的中樞神經系統中。在正常情況下,起主要作用是是下丘腦的發汗中樞,它很可能位於體溫調節中樞之中或其附近。

在溫熱環境下引起全身各部位的小汗腺分泌汗液稱為溫熱性發汗。始動溫熱性發汗的主要因素有:

①溫熱環境刺激皮膚中的溫覺感受器,衝動傳入至發汗中樞,反射性引起發汗;

②溫熱環境使皮膚血液被加溫,被加溫的血液流至下丘腦發汗中樞的熱敏 神經元,可引起發汗。溫熱性發汗的生理意義在於散熱。若每小時蒸發1.7L汗液,就可使體熱散發約4200kJ的熱量。但是,如果汗水從身上滾落或被擦掉而未被蒸發,則無蒸發散熱作用。

發汗速度受環境溫度和濕度影響。環境溫度越高,發汗速度越快。如果在高溫環境中時間太長,發汗速度會因汗腺疲勞而明顯減慢。濕度大,汗液不易被蒸發,體熱因而不易蒸發,體熱因而不易散失。此外,風速大時,汗液易蒸發,汗液蒸發快,容易散熱而使發汗速度變小。勞動強度也影響發汗速度。勞動強度大,產熱量越多,發汗量越多。

精神緊張或情緒激動而引起地發汗稱為精神性發汗。主要見於掌心、腳底和腋窩。精神性發汗的中樞神經可能在大腦皮層運動區。精神性發汗在體溫調節中的作用不大。

種屬特異性

蒸發散熱有明顯的種屬特異性。

馬大量出汗,牛有中等程度的出汗能力;

綿羊通過熱喘呼吸由呼吸道加強蒸發散熱,動物的呼吸頻率升高到200~400次·分鐘-1,呈張口呼吸,唾液分泌量明顯增加;齧齒動物是向毛上塗抹唾液或水來蒸發散熱。

當產熱過程與散熱過程達到動態平衡時,動物的體溫就可維持在一定的水平上。除此而外,還有小部分熱量隨呼出氣體、尿、糞等排泄而散失魚類屬於水棲變溫動物,由於魚體記憶體在著類似的逆流熱交換系統,而保持肌肉的溫度比水溫度高14℃,因而,鮪魚在水中游泳不受水溫的限制;同時,鮪魚的消化器官和肝臟能保持較高的溫度,以提高消化率,供給肌肉更多的熱量,提高作功效率。

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