Kuidas inimene tunneb külma? Mis on füüsika seisukohast külm? Probleemid veresoontega

On mitmeid väga lihtsad küsimused, mille vastused tunduvad meile nii iseenesestmõistetavad, et need antakse automaatselt, mõtlemisaparaati ühendamata.


Näiteks teavad kõik, noored ja vanad, mis on külm. Füüsika seisukohalt pole vastus kaugeltki lihtne, kuna see mõjutab selle teaduse põhikontseptsioone.

Kas külm on olemas?

Paljudele meist tundub küsimus, kas külm on üldse olemas, absurdne ja mõttetu. Muidugi on külm olemas, sest oled seda rohkem kui korra tundnud ja isegi ebamugavust selle tõttu kogenud. Aga kui me vaatame lähemalt, siis näeme, et külma mõiste on vaid tuletis soojuse mõistest: kui soojust on palju, tunneme soojust, kui soojust pole piisavalt, tunneme külma.

Seega füüsika seisukohalt külma objektiivselt ei eksisteeri, see on lihtsalt ebapiisav soojushulk. Ühe teadlaste maailmas populaarse legendi järgi juhtis Albert Einstein sellele probleemile esimest korda tähelepanu, isegi kui ta oli üliõpilane.

Omaenda aistinguid kasutades saame määrata kuumuse ja külma üsna kitsas temperatuurivahemikus: kõik, mida kuumutatakse üle 60–70 kraadi Celsiuse järgi, on meie jaoks “väga kuum” ja kõik, mille temperatuur on alla nulli Celsiuse järgi, on “ väga külm" .

Mida ütlevad füüsikaõpikud?

Kui avate füüsikaõpiku, on selles kirjas täpselt nii: külm on suhteliselt madala temperatuuriga seisund, mis väljendub subjektiivses aistingus või võrdluses soojema olekuga. keskkond, objekt, aine. See tähendab, öeldes lihtsate sõnadega, see on soojuse puudumine. Tegelikult on teatud kogus soojust peaaegu alati olemas, kuid kui see tundub meile ebapiisav, siis nimetame seda seisundit külmaks.


Füüsikas on absoluutse nulli mõiste, mille korral ainetel puudub soojusenergia. Absoluutsele nullile vastab –273,15 kraadi Celsiuse järgi ja looduses on see võimalik ainult ruumivaakumis ning valguse või muu kiirguse täielikul puudumisel. Selles olekus peatub elementaarosakeste kaootiline liikumine, mis on iseloomulik eranditult kõigile ainetele. Niipea, kui täieliku puhkeolekus olev aine saab vähemalt ühe kvanti soojusenergiat, jätkub osakeste liikumine.

Mida kõrgem on aine kuumutamistemperatuur, seda aktiivsemalt ja energeetilisemalt liiguvad selle koostisosad. Nagu teada, on aurustumisprotsess just sellega seotud: kõige aktiivsemad ja liikuvamad eralduvad põhimassist ja liiguvad seejärel õhu või muu gaasi molekulide vahel.

Kui osakesed jäävad ilma soojusenergiast, muutuvad nad palju vähem liikuvaks. Väliselt väljendub see kondensatsioonipiiskade sadenemises või külmakristallide külmumises kõvadel pindadel.

Jahutamine on soojuse eemaldamise protsess

Objekti külmaks muutmiseks peate sellelt lihtsalt soojuse ära võtma, kandes selle ülejäägi teisele objektile või keskkonda. Seega piisab talvel liiga kuuma tee lahtisele rõdule panemisest, et see mõne minuti pärast jahtuks, andes oma soojuse keskkonnale ära. Suvel vastupidi jahutame oma jooki nii, et viskame klaasi jäätükke, mis järk-järgult sulavad, võttes mahlalt või limonaadilt ära liigse kuumuse.

Kõik kaasaegsed külmutusseadmed töötavad liigse soojuse eemaldamise põhimõttel. Soojusenergia eemaldatakse külmutusagensi - spetsiaalse aine, mis aurustub aktiivselt madalatel temperatuuridel - aurustumise tõttu. Külmutusagensi aatomid võtavad külmkambris olevast õhust soojusenergiat, mis omakorda jahutab kambri seinu ja riiulitel lebavaid tooteid.

Mis on siis külm?

Ülalkirjeldatud näidete põhjal võime julgelt väita: füüsika seisukohalt külma ei eksisteeri. See, mida me nimetame külmaks, on meie seisukohast vaid ebapiisava kuumuse seisund.


Üldiselt on meie mõisted "soe" ja "külm". subjektiivsed tunded: kõik meie kehatemperatuurist kõrgemale kuumutatud esemed ja keskkonnad tunduvad meile soojad või kuumad ning kõik, mille temperatuur on meie nahast madalam, tundub jahe või külm.

Meie keha on keeruline lahendamata keemiliste võrrandite süsteem. Elus looduses püüdleb kõik vähima entroopiaga oleku poole, tahab paigal seista või ühtlaselt sirgjooneliselt liikuda... Ainult elu paneb keha moodustavad aatomid tantsima, liikudes ühest rakust teise, lagunedes ja ühinedes uuteks rühmadeks, andes omasid ja võttes ära võõraid elektrone. Ainult surm peatab selle pandemoonia. Mõnikord saabub surm selle tagajärjel väliskeskkond võtab ära energia, mis tuleks kulutada rakusisesele ja rakkudevahelisele virvendusele. Siis öeldakse, et inimene külmus surnuks.

Kuid tavalistes maistes tingimustes on väga raske inimkehast kogu energiat kiiresti välja pumbata. Isegi Antarktika külm ei tapa kohe. Jahtumine Inimkeha võitleb keskkonna vastu, mobiliseerib kõik ressursid, siis hakkab allesjäänut säästma ja loobub alles päris lõpus.

Kuni 32°C

Esiteks ahenevad veresooned, piirates kuuma vere voolu mitte eriti elutähtsatesse jäsemetesse: rasvast ei jätku, südamele ja ajule jätkuks. Seda nähtust nimetatakse vasokonstriktsiooniks. Siis kerkivad karvad kehal üles: keha püüab meie vaestest inimmaterjalidest valmistada soojust isoleerivat kasukat.

32-35 °C

Mees hakkab värisema: see lihaskiud tõmbub kontrollimatult kokku, püüdes keha soojendada. Kui te pole peaaegu surnuks külmunud, pole te tõenäoliselt sellise värinaga tuttav: need on tõelised krambid ja mitte kerge värisemine pakasel õhtul. Loksutamine jätkub seni, kuni lihasrakkudes on glükoos otsas.

Raputamine on lakanud, kuid sooja peavarju pole veel leitud, surnukeha on tõsises ohus. Olles kulutanud kõik energiavarud krampidele ja nüüd ei piisa neist isegi aju - kõige väärtuslikuma organi - aktiivsuse säilitamiseks. Inimesed, kes on need etapid läbinud, teatavad segasusest, hallutsinatsioonidest ja kurtusest. Vasokonstriktsioon asendub keha meeleheitliku katsega soojendada külmi käsi ja jalgu: veri, mis on endiselt koondunud ümber rindkere ja kõhu siseorganite, aga ka aju, tormab ootamatult läbi laienenud veresoonte jäsemetesse ja inimene muutub... kuumaks. Hägune meel ei luba seda äkilist soojenemist päästmiseks ära kasutada; selle asemel hakkavad külmetajad sageli lahti riietuma ja surevad seetõttu kiiremini.

30.5 — 29.5

Sellises olekus keha on mobiiltelefon, mille aku saab tühjaks, läheb energiasäästurežiimile: inimene uinub ja seejärel koomasse. Südamelöögid on häiritud, siis süda seiskub. Aju sureb hapnikunälga. Kuid külmas - ja see on oluline! — aeglased pole mitte ainult elutegevuse protsessid, vaid ka suremise protsessid. See võimaldab intensiivraviarstidel eemaldada teisest maailmast külma kätte surevad inimesed tingimustes, kus normaalne temperatuur inimest ei õnnestunud päästa.

Mõnikord kasutatakse seda hüpotermiast tingitud aeglast surma meditsiinis - siiski ainult kõige äärmuslikumatel juhtudel südame ja aju operatsioonide jaoks. Patsiendi keha jahutatakse 19-21 kraadini. Sellel temperatuuril tarbivad rakud vähem hapnikku; see võimaldab teil südame või suure aneurüsmi - veresoone patoloogilise laienemise - vereringest välja lülitada. Ja et patsient ei väriseks operatsioonilaual, kastetakse ta eelnevalt sügavasse anesteesiasse. Nad jahutavad seda erineval viisil: kaetakse jääkottidega, puhutakse külma õhuga, kõige sagedamini - kastetakse külma (8-10 ° C) vette ja mõnikord jahutatakse verd väljaspool keha torude ja spetsiaalse õhu abil. või vedelate külmikutega.

Sügav hüpotermia annab arstidele paar lisaminutit operatsiooni tegemiseks, mis normaalse kehatemperatuuri korral poleks võimalik. Kui operatsioon on lõppenud, viiakse keha temperatuur tagasi normaalsele tasemele. Imikud taluvad selliseid manipuleerimisi eriti kergesti.

Miks meil on mingi palaviku tõttu kohutavalt külm, aga keha läheb kuumaks? Miks temperatuuri tõus paneb sind külmemaks tundma? Lisaks sümboliseerib higistamine tingimuste paranemist. Milleks? (See küsimus esitati isiklikule kogemusele viidates)

Vastused

Devashish Das

Kehatemperatuur on meie rakkude poolt toodetud soojuse ja keskkonda "kadunud" soojuse tasakaalu tulemus. Meie rakkude poolt tekitatud soojus pärineb energiast, mida kasutatakse meie elus hoidmiseks. Soojus kaob läbi meie naha ja õhu, mida me hingame. Inimeste keskmine temperatuur on 98,6 kraadi Fahrenheiti järgi. Aju kontrollib kehatemperatuuri ja jälgib meie keha, et hoida temperatuuri normaalsetes piirides.

Kui teil on haigena palavik, on põhjuseks see, et teie aju on käskinud teie kehal kuumeneda. See suunab keha tegema mitmeid muudatusi, et tasakaalustamatust parandada. Need muutused hõlmavad soojuse tootmise suurenemist kehas (näiteks värisemise tõttu) ja soojuskao vähenemist keskkonda. Soojuskadu väheneb naha verevoolu vähenemise tõttu.

Shamayeta

Miks mõne palavikuga kaasnevad ka külmavärinad ja värinad... nagu malaariapalavik...?

Devashish Das

@Shamayeta: samal põhjusel üritab keha raputades soojeneda.

Shamayeta

@Devasish Sir: Minu elulugu on HAEMOZOINil, mis vastutab malaaria ajal värisemise eest. Kuidas hemozoiin kehatemperatuuri tõstab?

Alla 18 kraadine külmatunne avaldub valusalt. Foto: bigpicture.ru

Talvel soojad riided ei lase meil külmuda. Müts, sulejope, püksid, soojad kingad ja kindad hoiavad ära alajahtumise ja külmumise. Likar.info kirjutab, kuidas organism külmale reageerib ja miks tunneme madalat temperatuuri.
Miks meil on külm
Inimene võib reageerida temperatuurimuutustele väljaspool keha, mis on tingitud soojus- ja külmaretseptorite olemasolust nahas. Koos nimetatakse neid temperatuuriks, kuid need erinevad mitte ainult funktsiooni, vaid ka asukoha poolest. Termilised retseptorid asuvad 0,3 mm sügavusel nahapinnast, külma retseptorid - 0,17 mm. Seega reageerib nahk madalatele temperatuuridele kiiremini kui kõrgetele. Nii sooja- kui ka külmaretseptorid paiknevad nahas ruudukujuliselt, nendevahelistes kohtades on umbes 1 mm2 pindaladel valu- ja rõhuretseptorid.
Alla 18 kraadine külmatunne avaldub valusalt. Huvitaval kombel võib võrdse kaalu ja erineva temperatuuriga objekte tajuda erinevalt: külm objekt tundub alati raskem.
Selleks, et keha tajuks külma mõju aistinguna, peab olema kaasatud vähemalt 45 kiudu, mis ühendavad retseptoreid selgroog. Kui dominant on juba moodustunud, tajutakse teadlaste sõnul kõiki puudutusi jahtunud nahapiirkonnaga külmana.
Mis juhtub kehas külmaga kokkupuutel
Külma retseptorite reageerimisel ahenevad naha kapillaarid ja veri jaotub ümber sügavates kapillaarides. Suurem osa verest on koondunud siseorganid: siin verevool suureneb, ainevahetus paraneb. See on keha adaptiivne reaktsioon, mis aitab säilitada soojust ja toota seda rohkem.
Naha kapillaarides verevool ei peatu: järele jääb vaid nii palju, kui on vajalik selle funktsioonide säilitamiseks.
Seejärel muutub nahk punaseks: see tähendab, et verevool kapillaarides on suurenenud, siin on hakanud rohkem verd voolama. Nüüd hoolitseb keha naha eest. Naha temperatuuri langus vähendab veresoonte ja rakkude läbilaskvust, mis suurendab nende vastupanuvõimet. Suureneb veresoonte ja lihaste toonus.
Kui külmaga kokkupuude jätkub piisavalt kaua, põhjustab see veresoonte seinte toonuse langust ja verevoolu aeglustumist. See võib põhjustada naha hüpotermiat ja külmumist.
Miks külm kosutab
Temperatuuriretseptorite juhtivad teed lähevad talamuse tuumadesse ja retikulaarsesse moodustumisse. See on moodustis ajus, mis ühendab alumised sektsioonid aju koos ajukoorega ja aktiveerib selle. Retikulaarne moodustumine Sellel on oluline une-ärkveloleku tsüklis. Millal see siia jõuab? suur hulk külmaretseptorite impulsid, info edastatakse aktiivselt ajukooresse ja inimene tunneb end erksamalt.
Terav kokkupuude külmaga kutsub esile endorfiinide vabanemise verre ja inimese tuju paraneb.
See aju aktiveerimine viib ka aktiveerumiseni kaitsvad jõud keha, tugevdab immuunsüsteemi. Keha treenimine külmaga aitab kõik kohanemismehhanismid iga korraga kiiremini sisse lülitada ja kauem aktiivsena hoida. Nii käib karastamine.
Ainult äkiline naha jahutamine mõjub kosutavalt, ümbritseva õhu temperatuuri järkjärguline langus toob kaasa vastupidise efekti. Seetõttu võivad pikka aega külmaga kokku puutunud inimesed magama jääda ja surnuks külmuda.
Külma eelised nahale
Külma mõju nahale võib olla tervendav, kuid need omadused ilmnevad äkilisel lühiajalisel jahtumisel. Näiteks jääkuubikuga pestes aktiveeruvad nahas protsessid, mis vastutavad kollageeni tootmise eest. Seetõttu püsib nahk sellise hoolduse juures pikka aega pingul ja värske. Külm võib ravida kortse.
Kell suurenenud sekretsioon Külmaga kokkupuude aitab kaasa ka rasu tootmisele. Tegevus rasunäärmed järk-järgult väheneb, jume ühtlustub.
Naha terav jahutamine soodustab ainevahetusprotsesside aktiveerumist ning nahk on paremini varustatud toitaineid. See pikendab ka tema noorust ja parandab välimust.
Sama toime aktiveerib immuunsüsteemi ja nahk muutub vähem vastuvõtlikuks põletikule.

19. jaanuarist kuni kirikukalender Oli kolmekuningapäev ja tuhanded inimesed Peterburis sukeldusid jääaukudesse, mida kutsuti "fondideks". Õhutemperatuur oli -11 °C. Pakane ja päike. Ajalehtede teabe põhjal sukeldus üle 60 000 inimese Neeva, Soome lahe ja järvede külma vette. Vastates korrespondentide küsimustele, ütleb enamik inimesi, et pärast sellist ujumist kogevad nad uuenemist, vaimse jõu suurenemist ja eufooriat ning paljud sukelduvad ainult kord aastas - kolmekuningapäeval. Muidugi teeb 19. jaanuaril külma vette kastmise eriliseks psühholoogiline hoiak, usk õnnistatud vette, pattudest puhastamisse. On üldteada tõsiasi, et teatud vaimse seisundi seisundis võib inimene taluda paljusid asju, mis tavaelus tunduvad uskumatud. Inimesed võivad joosta kuumade süte, terava klaasi peal, tõsta raskeid esemeid jne. Siiski ei ole kõigil seda mõtteviisi. Selles märkuses me psühholoogiat ei puuduta. Proovime füsioloogilisest vaatenurgast aru saada, kuidas normaalne keskmine organism reageerib külmale ja kuum vesi kuidas me suudame hinnata vee temperatuuri ja mis võib juhtuda Inimkehaühel või teisel temperatuuril.

Pöördugem bioloogide poole.

Raamatus The Närviline Süsteem sisse Tegevus, Michael Man tuvastab inimese nahal neli peamist tüüpi retseptoreid, mis reageerivad: puudutusele, valule, kuumusele ja külmale. Nagu näete, on temperatuuri retseptoreid kahte tüüpi – ühed reageerivad ainult kuumusele, teised ainult külmale. Puuteretseptoreid on kõige rohkem – keskmiselt 50 ruutmeetri kohta. näha nahka. Need jaotuvad kogu kehas peaaegu ühtlaselt. Temperatuuriretseptoreid on kümneid kordi vähem ja need paiknevad äärmiselt ebaühtlaselt. Suurim külmaretseptorite kontsentratsioon on inimese ninaotsas, kõrvades ja rinnal.

Teadlase tähelepanekute kohaselt saab inimene vee temperatuuri enam-vähem täpselt hinnata ainult vahemikus 37–38 °C, see tähendab tema keha normaalsele temperatuurile lähedasel temperatuuril. Huvitaval kombel kipuvad inimesed kõrgeid temperatuure üle hindama ja madalaid temperatuure alahindama. Eriti ekslikud hinnangud on antud madalad temperatuurid. Kui veetemperatuur on 25 °C, siis paljud ütlevad, et see on ainult 10 °C. Temperatuuri aistingud ja hinnang sõltuvad väga palju sellest, milline on keskkonna algtemperatuur ja milline on selle muutumise kiirus. Külma- ja soojusretseptorid muudavad tundlikkust. Näiteks alates temperatuurist 28 °C peab vee temperatuur tõusma 1 °C võrra, et tekitada soojendavat tunnet, kuid langema ainult 0,15 °C võrra, et tekitada jahutustunne.

Mõõtmissagedus närviimpulsid Naha retseptoritest on teadlased leidnud, et termilised retseptorid hakkavad soojust hästi tajuma 30 ° C juures, maksimaalne tundlikkus saavutatakse 45 ° C juures, kõrge temperatuur Valuretseptorid aktiveeruvad, hoiatades inimest põletusohu eest. Külmaretseptorid aktiveeruvad alla 35 °C (vahemikus 30-35 °C on aktiivsed mõlemat tüüpi retseptorid: külm ja kuumus). Kuid temperatuuril umbes 5 ° C lülituvad külmaretseptorid välja! Inimene ei tunne enam külma ega valu – nahapind muutub tuimaks. Seetõttu pole kiirelt jäävette kastes külma ega valu tunda.

Tuleme tagasi taliujumise juurde. Ilmselgelt ei sobi inimene seda tüüpi meelelahutuseks. Erinevalt loomadest pole meil sulgi ega piisavalt rasva- või karusnahku. Nagu päästjate tähelepanekud näitavad, isegi pikka viibimist vees, mille temperatuur on alla 25 ° C, võib põhjustada hüpotermiat (hüpotermiat). Ilma korraliku ettevalmistuseta ja varustuseta oleme külma suhtes haavatavad.

Siiski on inimesel arenenud aju, mille abil saab ta analüüsida kõiki talisupluse ohte ja seda isegi nautida. Just see idee meeldis mulle väga huvitaval veebisaidil loneswimmer.com artiklis, mille lõi kogenud ujuja, kellele meeldib talisuplus. Te ei saa lihtsalt jäisesse vette hüpata, ilma et oleksite valmis ja teadma võimalikud tagajärjed ja keha reaktsioonid. See on väga ohtlik.

Külma vette sukeldumist lükkab inimene tavaliselt vaimselt tagasi ja isegi kogenud morsad ületavad peaaegu iga kord enne vette sisenemist teatud tüüpi barjääri. See on normaalne, see on kaitserefleks.

Oht kehale ei ole mitte niivõrd hüpotermia, kuivõrd termiline šokk. Esimesed paar sekundit sukeldumisest tunduvad algajale kõige raskemad, kuid see pole nii. Kõige ohtlik aeg pärast sukeldumist - 30 sekundist 3 minutini. Just sel ajal võib tekkida termiline külmašokk. Mis selle aja jooksul toimub? Inimesel tekib sukeldumisrefleks vastusena äkilisele sukeldumisele. Vee all toimub hingamine automaatselt, pulsisagedus ja vereringe vähenevad. Kuid kui vee temperatuur on alla 15 ° C, lülitub sukeldumisrefleks külmašoki tõttu välja.

Mis juhtub?

Hingamissagedus suureneb ja hapnikupuudus kiire hingamise ajal võib põhjustada pearinglust ja segadust;

Võimalus vees hinge kinni hoida väheneb alates 1 minutist. kuni 10 sek.;

Pindmine veresooned sulgeda, põhjustades järsu tõusu vererõhk, mis võib põhjustada insuldi;

Kõige hullem on see, et võid kogemata vette lasta näoga sisse hingata ja lämbuda;

Šokk võib põhjustada võimetuse kontrollida keha ja ujuda, mis võib põhjustada ka ujuja uppumise.

Kõik need sümptomid ilmnevad esimeste külma vette sukeldumiste ajal ja sellest tuleb selgelt aru saada. Keha regulaarne treenimine kõrvaldab raske reaktsioon keha külma, kuid mitte täielikult. Temperatuur, mille juures külmašokk tekib, on erinev erinevad inimesed olenevalt treeningust. Mõned kogenud ujujad tunnevad šokki ainult temperatuuril alla 10 °C.

On inimesi, kes tegelikult ujuvad talvel regulaarselt jääaukudes ja naudivad seda. Kuid ärge uskuge neid, kes ütlevad, et igaüks meist võib kohe jäävette sattuda ja sellest ei tule midagi halba. Tahaksin lõpetada ülalnimetatud suurepärase saidi autori sõnadega, mille on loonud kogenud inimene talisuplejatele:

Ujuge sisse külm vesi ohtlik ja raske. See nõuab keha pidevat treenimist. Keegi ei tee seda loomulikult ja lihtsalt ning siin on teie peamine abiline teadmised.