Респираторные теплопотери. Механизмы респираторных теплопотерь

При погружении в воду потери тепла через дыхательные пути представляют основную угрозу для постоянства теплосодержания организма, несмотря на то что при нормальном атмосферном давлении эти потери обычно не превышают 10% от метаболической теплопродукции даже при очень холодном воздухе.

Функция верхних дыхательных путей в норме заключается в кондиционировании воздуха. Вдыхаемый воздух обычно холоднее ткани верхних дыхательных путей и почти всегда суше воздуха, насыщенного парами при температуре тела. Давно установлено, что в условиях, соответствующих уровню моря, вдыхаемый воздух согревается и увлажняется, достигая температуры 37 °С и давления водяного пара 47 мм рт. ст. (давление насыщенного пара при 37 °С) на первых 10—15 см длины верхнего дыхательного тракта.

Чем большее количество воздуха участвует в дыхании, тем выше респираторные теплопотери. Таким образом, потери тепла с дыханием фактически являются постоянной частью метаболизма, потому что существует прямая зависимость между дыхательным объемом и потреблением кислорода. Респираторные теплопотери возрастают, если сухость вдыхаемого воздуха увеличивается. Для испарения воды с поверхности верхнего дыхательного тракта необходима энергия в виде скрытой теплоты парообразования, и чем суше вдыхаемый газ, тем большее количество воды должно быть затрачено для насыщения его парами.

При нормальном атмосферном давлении испарение является главным компонентом респираторных теплопотерь. Потери тепла с дыханием несколько возрастают, если вдыхаемый воздух становится более холодным, вследствие то-то, что конвективная теплопередача находится в прямой зависимости от разницы температур вдыхаемого воздуха и тела человека. Если бы выдыхаемый воздух имел температуру 37 °С и был насыщен влагой, то рассчитать респираторные теплопотери было бы просто. Однако на самом деле это не так.

Ограничение потери респираторного тепла происходит в результате несложного процесса теплообмена между теплым и увлажненным воздухом, покидающим расположенные ниже зоны респираторного тракта, и ранее охлажденными поверхностными слоями верхней части этого тракта. Таким образом, при обычной комнатной температуре выдыхаемый воздух имеет температуру 34 °С и при этом насыщен водяными парами (под давлением 40 мм рт. ст.).

По мере того как вдыхаемый воздух становится холоднее и суше, охлаждение верхних дыхательных путей повышается, а вместе с этим усиливается и ограничение потери тепла. Тем не менее это не играет какой-либо значительной роли в сохранении тепла в организме на уровне моря, поскольку в этих условиях респираторный компонент составляет всего лишь 10% от общей теплопотери.

Однако во время погружения в воду условия изменяются, так как газ, вдыхаемый под давлением, равным окружающему гидростатическому давлению, является плотным и имеет высокую теплоемкость. На глубине в структуре респираторных теплопотерь начинает преобладать конвективный компонент. Респираторные теплопотери можно рассчитать, если известно, насколько выражен процесс сдерживания потери тепла, обусловливающий возможность определить температуру выдыхаемого воздуха по температуре вдыхаемого.

Источник: http://meduniver.com