Kako se osoba osjeća hladno? Šta je hladno sa stanovišta fizike? Problemi sa krvnim sudovima

Postoji niz vrlo jednostavna pitanja, odgovori na koje nam se čine toliko očigledni da se daju automatski, bez povezivanja misaonog aparata.


Na primjer, svi, mladi i stari, znaju šta je hladnoća. Sa stanovišta fizike, odgovor će biti daleko od jednostavnog, jer će uticati na fundamentalne koncepte ove nauke.

Da li hladnoća postoji?

Za mnoge od nas, pitanje da li hladnoća uopšte postoji, izgledaće apsurdno i besmisleno. Naravno, hladnoća postoji, jer ste je više puta osetili, pa čak i neprijatnost zbog nje. Ali ako bolje pogledamo, vidjet ćemo da je pojam hladnoće samo derivat pojma topline: kada ima mnogo topline, osjećamo toplinu, kada nema dovoljno topline, osjećamo hladnoću.

Dakle, sa stanovišta fizike, hladnoća objektivno ne postoji, to je samo nedovoljna količina toplote. Prema jednoj od legendi popularnih u svetu naučnika, Albert Ajnštajn je prvi skrenuo pažnju na ovaj problem, još dok je bio student.

Koristeći vlastite senzacije, možemo odrediti toplinu i hladnoću u prilično uskom rasponu temperatura: sve što je zagrijano iznad 60-70 stepeni Celzijusa bit će nam „jako vruće“, a sve što ima temperaturu ispod nule Celzijusa bit će „ veoma hladno" .

Šta kažu udžbenici fizike?

Ako otvorite udžbenik fizike, u njemu piše upravo ovo: hladno je stanje relativno niske temperature, izraženo subjektivnim osjećajem ili poređenjem sa toplijim stanjem okruženje, predmet, supstancija. Odnosno, govoreći jednostavnim riječima, ovo je nedostatak topline. U stvari, neka količina toplote je skoro uvek prisutna, ali ako nam se čini nedovoljnom, onda ovo stanje nazivamo hladnom.


U fizici postoji koncept apsolutne nule, na kojoj su tvari lišene toplinske energije. Apsolutna nula odgovara –273,15 stepeni Celzijusa, a u prirodi je to moguće samo u vakuumu prostora i u potpunom odsustvu svjetlosti ili drugog zračenja. U tom stanju, haotično kretanje elementarnih čestica, karakteristično za sve tvari bez izuzetka, potpuno prestaje. Čim tvar u stanju potpunog mirovanja primi barem jedan kvant toplinske energije, kretanje čestica se nastavlja.

Što je temperatura zagrijavanja tvari viša, to se aktivnije i energičnije kreću njene sastavne čestice. Kao što je poznato, upravo je s tim povezan proces isparavanja: oni najaktivniji i najpokretljiviji se odvajaju od glavne mase i potom kreću među molekule zraka ili drugog plina.

Ako su čestice lišene toplinske energije, one postaju mnogo manje pokretne. Izvana, to se izražava u taloženju kondenzacijskih kapi ili zamrzavanju kristala mraza na tvrdim površinama.

Hlađenje je proces uklanjanja toplote

Da biste neki predmet učinili hladnim, potrebno je samo da mu oduzmete toplinu, prenoseći njen višak na drugi predmet ili okolinu. Dakle, zimi je dovoljno prevruć čaj staviti na otvoreni balkon, da se nakon nekoliko minuta ohladi, odajući svoju toplotu okolini. Ljeti, naprotiv, rashlađujemo piće tako što u čašu bacamo komadiće leda koji se postepeno tope, oduzimajući višak topline soku ili limunadi.

Sve moderne rashladne jedinice rade na principu odvođenja viška topline. Toplinska energija se uklanja zbog isparavanja rashladnog sredstva - posebne tvari koja aktivno isparava na niskim temperaturama. Atomi rashladnog sredstva uzimaju toplinsku energiju iz zraka u rashladnoj komori, koja zauzvrat hladi zidove komore i proizvode koji leže na policama.

Pa šta je hladno?

Na osnovu gore opisanih primjera, možemo sa sigurnošću reći: sa stanovišta fizike, hladnoća ne postoji. Ono što nazivamo hladnoćom je samo stanje nedovoljne, sa naše tačke gledišta, toplote.


Generalno, koncepti „toplo“ i „hladno“ su naši subjektivna osećanja: svi predmeti i okolina zagrijani iznad naše tjelesne temperature će nam se činiti toplim ili vrućim, a sve što ima nižu temperaturu od naše kože djelovat će hladno ili hladno.

Naše tijelo je složen sistem neriješenih hemijskih jednačina. U neživoj prirodi sve teži stanju sa najmanjom entropijom, želi da miruje ili da se kreće ravnomerno u pravoj liniji... Samo život tera atome koji čine telo da plešu, prelaze iz jedne ćelije u drugu, raspadaju se i udružujući se u nove grupe, dajući svoje i oduzimajući strane elektrone. Samo smrt zaustavlja ovaj pandemonijum. Ponekad smrt nastupi kao posljedica spoljašnje okruženje oduzima energiju koju treba potrošiti na intra- i međućelijsko treperenje. Tada kažu da se osoba smrzla.

Ali vrlo je teško brzo ispumpati svu energiju iz ljudskog tijela u normalnim zemaljskim uslovima. Čak ni antarktička hladnoća ne ubija odmah. Hlađenje ljudsko tijelo bori se protiv životne sredine, mobiliše sve resurse, zatim počinje da spašava ono što je preostalo i odustaje tek na samom kraju.

Do 32°C

Prvo, krvni sudovi se sužavaju, ograničavajući protok vruće krvi do ne baš vitalnih udova: nema dovoljno za masnoću, bilo bi dovoljno za srce i mozak. Ovaj fenomen se naziva vazokonstrikcija. Tada se dižu dlake na tijelu: tijelo pokušava napraviti toplinski izolacijski krzneni kaput od naših siromašnih ljudskih materijala.

32 - 35°C

Čovek počinje da drhti: ovo mišićna vlakna nekontrolisano steže u pokušaju da zagreje telo. Ako se niste smrzli gotovo na smrt, malo je vjerovatno da vam je takva drhtavica poznata: to su pravi grčevi, a ne lagani drhtavi u mraznoj večeri. Protresanje će se nastaviti sve dok mišićne ćelije ne ostanu bez glukoze.

Tresenje je prestalo, ali toplo sklonište još nije pronađeno, tijelo je u ozbiljnoj opasnosti. Potrošivši sve rezerve energije na konvulzije, a sada nisu dovoljne ni za održavanje aktivnosti mozga - najvrednijeg organa. Ljudi koji su prošli kroz ove faze prijavljuju zbunjenost, halucinacije i gluvoću. Vazokonstrikciju zamjenjuje očajnički pokušaj tijela da zagrije hladne ruke i noge: krv, još uvijek koncentrirana oko unutrašnjih organa grudnog koša i abdomena, kao i mozga, iznenada juri kroz proširene žile do ekstremiteta, i osoba postaje... vruća. Zamagljen um ne dozvoljava da se iskoristi ovo iznenadno zagrevanje za spas; umjesto toga, oni koji se smrzavaju često počinju da se skidaju i stoga brže umiru.

30.5 — 29.5

U takvom je stanju tijelo mobilni telefon, kome se baterija isprazni, prelazi u režim za uštedu energije: osoba zaspi, a zatim pada u komu. Otkucaj srca se poremeti, tada srce stane. Mozak umire od gladovanja kiseonikom. Ali na hladnoći - i ovo je važno! — spori su ne samo procesi životne aktivnosti, već i procesi umiranja. Ovo omogućava lekarima intenzivne nege da izvuku sa drugog sveta one koji umiru od prehlade u uslovima u kojima, normalna temperatura osoba nije mogla biti spašena.

Ponekad se ova spora smrt od hipotermije koristi u medicini – međutim, samo u najekstremnijim slučajevima, za operacije na srcu i mozgu. Telo pacijenta se hladi na 19-21 stepen. Na ovoj temperaturi, ćelije troše manje kiseonika; to vam omogućava da isključite srce ili veliku aneurizmu - patološko proširenje krvnog suda - iz krvotoka. A da pacijent ne drhti na operacijskom stolu, unaprijed je uronjen u duboku anesteziju. Hlade je na različite načine: pokrivaju vrećama leda, duvaju hladnim vazduhom, najčešće - potapaju u hladnu (8-10°C) vodu, a ponekad hlade krv van tela pomoću cevi i specijalnog vazduha. ili hladnjake sa tekućinom.

Duboka hipotermija daje doktorima nekoliko dodatnih minuta da izvrše operaciju koja ne bi bila moguća pri normalnoj tjelesnoj temperaturi. Kada se operacija završi, tijelo se vraća na normalnu temperaturu. Dojenčad posebno lako podnose takve manipulacije.

Zašto nam je užasno hladno zbog neke groznice, a tijelo nam postaje vruće? Zašto se zbog porasta temperature osjećate hladnije? Osim toga, znojenje simbolizira poboljšanje stanja. Za što? (Ovo pitanje je postavljeno na osnovu ličnog iskustva)

Odgovori

Devashish Das

Tjelesna temperatura je rezultat ravnoteže između topline koju proizvode naše stanice i topline "izgubljene" u okolinu. Toplota koju stvaraju naše ćelije dolazi od energije koja se koristi za održavanje života. Toplota se gubi kroz našu kožu i zrak koji udišemo. Ljudi imaju prosječnu temperaturu od 98,6 stepeni Farenhajta. Mozak kontrolira tjelesnu temperaturu i prati naša tijela kako bi održali temperaturu u normalnim granicama.

Ako imate temperaturu kada ste bolesni, to je zato što je vaš mozak rekao vašem tijelu da se zagrije. Vodi tijelo da napravi niz promjena kako bi ispravio neravnotežu. Ove promjene uključuju povećanje proizvodnje topline u tijelu (na primjer, kroz drhtanje) i smanjenje gubitka topline u okolinu. Gubitak topline se smanjuje smanjenjem dotoka krvi u kožu.

Shamayeta

Zašto su neke groznice takođe praćene drhtavicom i drhtanjem... poput malarijske groznice...?

Devashish Das

@Shamayeta: iz istog razloga, tijelo se pokušava zagrijati tresenjem.

Shamayeta

@Devasish Sir: Moja biografija je o HAEMOZOIN-u koji je odgovoran za drhtanje tokom malarije. Kako hemozoin djeluje na povećanje tjelesne temperature?

Osećaj hladnoće ispod 18 stepeni se manifestuje bolno. Foto: bigpicture.ru

Topla odjeća zimi nas čuva od smrzavanja. Šešir, donja jakna, pantalone, tople cipele i rukavice sprečavaju hipotermiju i promrzline. Likar.info piše o tome kako tijelo reagira na hladnoću i zašto osjećamo niske temperature.
Zašto nam je hladno
Osoba može reagirati na promjene temperature izvan tijela zbog prisustva toplotnih i hladnih receptora u koži. Zajedno se zovu temperatura, ali se razlikuju ne samo po funkciji, već i po lokaciji. Toplotni receptori nalaze se na dubini od 0,3 mm od površine kože, hladni receptori - 0,17 mm. Dakle, koža brže reagira na niske temperature nego na visoke. I toplotni i hladni receptori su locirani u koži u obliku šahovnice, na površinama od oko 1 mm2 u prostoru između njih nalaze se receptori za bol i receptori za pritisak.
Osećaj hladnoće ispod 18 stepeni se manifestuje bolno. Zanimljivo je da se predmeti jednake težine i različite temperature mogu različito percipirati: hladan predmet će uvijek izgledati teži.
Da bi efekat hladnoće telo shvatilo kao senzaciju, mora biti uključeno najmanje 45 vlakana koja povezuju receptore sa kičmena moždina. Ako je dominanta već formirana, onda će se svi dodiri ohlađenog područja kože doživljavati kao hladni, kažu naučnici.
Šta se dešava u telu kada je izloženo hladnoći
Kada reaguju hladni receptori, krvni sudovi u kapilarima kože se sužavaju i krv se preraspoređuje u duboke kapilare. Najveći dio krvi je koncentrisan u unutrašnje organe: ovdje se povećava protok krvi i poboljšava se metabolizam. Ovo je adaptivna reakcija tijela koja pomaže zadržati toplinu i proizvoditi je više.
U kapilarima kože protok krvi ne prestaje: ostaje samo onoliko koliko je potrebno za održavanje njenih funkcija.
Tada koža postaje crvena: to znači da je protok krvi u kapilarama povećan, ovdje je počelo teći više krvi. Sada se tijelo brine o koži. Smanjenje temperature kože smanjuje propusnost krvnih žila i stanica, što povećava njihovu otpornost. Povećava se tonus krvnih žila i mišića.
Ako se izlaganje hladnoći nastavi dovoljno dugo, to dovodi do smanjenja tonusa vaskularnih zidova i usporavanja protoka krvi. To može dovesti do hipotermije kože i promrzlina.
Zašto hladnoća okrepljuje
Provodni putevi od temperaturnih receptora idu do jezgara talamusa i retikularne formacije. Ovo je formacija u mozgu koja se povezuje donji delovi mozak sa korteksom i aktivira ga. Retikularna formacija Ima bitan u ciklusu spavanje-budnost. Kada stiže ovde? veliki broj impulsi iz hladnih receptora, informacije se aktivno prenose u moždanu koru i osoba se osjeća budnije.
Oštro izlaganje hladnoći izaziva oslobađanje endorfina u krv, a raspoloženje se poboljšava.
Ova aktivacija mozga također dovodi do aktivacije zaštitnih snaga organizma, jača imuni sistem. Trening tijela na hladnoći pomaže da se svi mehanizmi prilagođavanja aktiviraju svaki put brže i da budu duže aktivni. Ovako radi otvrdnjavanje.
Samo naglo hlađenje kože ima okrepljujući efekat; postepeno smanjenje temperature okoline dovodi do suprotnog efekta. Stoga ljudi koji su dugo izloženi hladnoći mogu zaspati i smrznuti se.
Prednosti hladnoće za kožu
Dejstvo hladnoće na kožu može biti lekovito, ali ova svojstva se javljaju prilikom naglog kratkotrajnog hlađenja. Na primjer, prilikom pranja kockom leda aktiviraju se procesi u koži koji su odgovorni za proizvodnju kolagena. Stoga će uz takvu njegu koža dugo ostati zategnuta i svježa. Hladnoća može biti lijek za bore.
At pojačano lučenje Izlaganje hladnoći takođe pomaže sebumu. Aktivnost lojne žlezde postepeno se smanjuje, ten se ujednačava.
Oštro hlađenje kože pospješuje aktivaciju metaboličkih procesa, a koža je bolje snabdjevena hranljive materije. To joj također produžava mladost i poboljšava izgled.
Isti efekat aktivira imuni sistem, a koža postaje manje sklona upalama.

19. januara do crkveni kalendar Bilo je Bogojavljenje i hiljade ljudi u Sankt Peterburgu uronilo je u ledene rupe zvane „fontovi“. Temperatura vazduha bila je -11 °C. Mraz i sunce. Sudeći po informacijama iz novina, više od 60.000 ljudi uronilo je u hladnu vodu Neve, Finskog zaliva i jezera. Odgovarajući na pitanja dopisnika, većina ljudi kaže da nakon takvog plivanja doživljavaju obnovu, povećanje mentalne snage i euforiju, a mnogi urone samo jednom godišnje - na Bogojavljenje. Naravno, psihološki stav, vjera u blagoslovenu vodu, u očišćenje od grijeha, čini poseban uranjanje u hladnu vodu 19. januara. Poznata je činjenica da u određenom psihičkom stanju čovjek može podnijeti mnoge stvari koje u običnom životu izgledaju nevjerovatno. Ljudi mogu trčati po vrućem uglju, oštrom staklu, podizati teške predmete itd. Međutim, nemaju svi ovakav način razmišljanja. U ovoj napomeni nećemo se doticati psihologije. Pokušajmo s fiziološke točke gledišta razumjeti kako normalan prosječan organizam reagira na hladnoću i vruća voda kako možemo procijeniti temperaturu vode i šta se može dogoditi ljudsko tijelo na jednoj ili drugoj temperaturi.

Okrenimo se biolozima.

U knjizi The Nervozan Sistem in Akcija, Michael Man identificira četiri glavna tipa receptora na ljudskoj koži koji reagiraju na: dodir, bol, toplinu i hladnoću. Kao što vidite, postoje dvije vrste temperaturnih receptora - jedni reaguju samo na toplinu, drugi samo na hladnoću. Najviše je receptora za dodir - u prosjeku 50 po kvadratnom metru. vidi kožu. Raspoređeni su gotovo ravnomjerno po cijelom tijelu. Temperaturnih receptora je desetine puta manje i oni su krajnje neravnomjerno locirani. Najveća koncentracija receptora za hladnoću je na vrhu nosa, na ušima i na grudima osobe.

Prema zapažanjima naučnika, osoba može manje-više precizno procijeniti temperaturu vode samo u rasponu od 37-38 °C, odnosno na temperaturama blizu normalne temperature njegovog tijela. Zanimljivo je da ljudi imaju tendenciju da precjenjuju visoke, a podcjenjuju niske temperature. Posebno su pogrešne procjene date za niske temperature. Ako je temperatura vode 25 °C, onda mnogi kažu da je samo 10 °C. Osjeti i procjena temperature u velikoj mjeri zavise od toga koja je početna temperatura okoline i kolika je brzina njene promjene. Hladni i toplotni receptori mijenjaju osjetljivost. Na primjer, počevši od 28°C, temperatura vode mora porasti za 1°C da bi proizvela osjećaj zagrijavanja, ali se samo smanjiti za 0,15°C da bi se stvorio osjećaj hlađenja.

Frekvencija mjerenja nervnih impulsa od receptora na koži, naučnici su otkrili da termalni receptori počinju dobro osjećati toplinu na 30°C, maksimalna osjetljivost se javlja na 45°C, na više visoke temperature Aktiviraju se receptori za bol koji upozoravaju osobu na opasnost od opekotina. Hladni receptori se aktiviraju ispod 35 °C (u rasponu od 30-35 °C aktivna su oba tipa receptora: hladno i toplota). Međutim, na temperaturi od oko 5°C, receptori za hladnoću se isključuju! Osoba više ne osjeća hladnoću ili bol - površina kože postaje utrnuta. Stoga, kada se brzo uroni u ledenu vodu, hladnoća i bol se ne osjećaju.

Vratimo se zimskom kupanju. Očigledno je da osoba nije prikladna za ovu vrstu zabave. Za razliku od životinja, mi nemamo perje niti dovoljno slojeva masti ili krzna. Kao što pokazuju zapažanja spasilaca, čak dug boravak u vodi sa temperaturom ispod 25°C može izazvati hipotermiju (hipotermiju). Bez odgovarajuće pripreme i opreme, ranjivi smo na hladnoću.

Međutim, osoba ima razvijen mozak, uz pomoć kojih može analizirati sve opasnosti zimskog kupanja, pa čak i uživati ​​u njemu. Upravo mi se ta ideja jako svidjela u članku na zanimljivoj internet stranici loneswimmer.com, koji je kreirala iskusna plivačica koja voli zimsko plivanje. Ne možete tek tako skočiti u ledenu vodu bez pripreme i znanja moguće posljedice i reakcije tijela. Veoma je opasno.

Samo uranjanje u hladnu vodu čovjek obično psihički odbija, pa čak i iskusni morževi gotovo svaki put prije ulaska u vodu savladaju određenu vrstu barijere. To je normalno, to je zaštitni refleks.

Opasnost za tijelo nije toliko hipotermija koliko termalni šok. Čini se da je prvih nekoliko sekundi ronjenja najteže za početnika, ali to nije tako. Najviše opasno vrijeme nakon ronjenja - od 30 sekundi do 3 minute. U tom trenutku može doći do termalnog hladnog šoka. Šta se dešava za to vrijeme? Osoba ima ronilački refleks, kao odgovor na iznenadni zaron. Pod vodom se automatski javlja disanje, smanjuje se brzina pulsa i cirkulacija krvi. Ali kada je temperatura vode ispod 15 °C, ronilački refleks se isključuje zbog hladnog šoka.

Šta se dešava?

Brzina disanja se povećava, a nedostatak kiseonika tokom ubrzanog disanja može izazvati vrtoglavicu i konfuziju;

Sposobnost zadržavanja daha u vodi se smanjuje od 1 minute. do 10 sek.;

Površno krvni sudovi zatvoriti, uzrokujući nagli porast krvni pritisak, što može dovesti do moždanog udara;

Najgore je to što možete slučajno udahnuti licem spuštenim u vodu i zadaviti se;

Šok može uzrokovati nemogućnost kontrole tijela i plivanja, što također može uzrokovati da se plivač utopi.

Svi ovi simptomi se javljaju prilikom prvih ronjenja u hladnu vodu i to se mora jasno razumjeti. Redovni trening tijela eliminira teška reakcija tijelo na hladnoću, ali ne u potpunosti. Temperatura na kojoj dolazi do hladnog šoka varira za različiti ljudi zavisno od obuke. Neki iskusni plivači osjećaju šok samo na temperaturama ispod 10°C.

Postoje ljudi koji se zimi redovno kupaju u rupama leda i uživaju u tome. Ali nemojte vjerovati onima koji kažu da svako od nas može odmah ući u ledenu vodu i od toga neće biti ništa loše. Završio bih riječima autora gore navedenog odličnog sajta, koji je napravila iskusna osoba za zimske plivače:

Zaplivaj hladnom vodom opasno i teško. Za to je potreban stalni trening tijela. Niko to ne radi prirodno i lako, a ovdje je vaš glavni pomoćnik znanje.