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1、航空航天生理学教案首页第 14 次课 授课时间 2009-03-17 教案完成时间：2009-03-09课程名称航空航天生理学年 级2005年级专业、层次空军临床医学专业、5年制本科教员姓名马进专业技术职 务教授授课方式（大、小班）大班学 时2授课题目（章、节）第七章 温度负荷及其防护 第一节 人体与环境的热交换 第二节 生理性体温调整根本教材或主要参考书航空航天生理学 余志斌主编，第四军医高校出版社，2008教学目的与要求：目的：1理解温度环境组成因素2理解人体与环境间热交换途径和热平衡方程3理解人体温度空间分布特征4驾驭人体温度调整机制重点：体温调整效应器大体内容与时间支配，教学方法：方法
2、：课堂讲解、教学幻灯、板书时间支配第一节课：第一节 人体与环境的热交换第二节课：第二节 生理性体温调整 总结复习：5教研室批阅意见： （教学组长签名）年 月 日 （教研室主任签名） 年 月 日基 本 内 容协助手段和时间安排第七章 温度负荷及其防护热气球飞行与早期航空活动引出温度负荷问题第一节 人体与环境的热交换一、温度环境的组成因素 温度环境的主要组成因素，包括气温、湿度、风速和热辐射。但在航空航天条件下还应将气压因素考虑在内，在高空，气体分子的缺乏可减弱对流热交换，同时低气压有利于快速蒸发。（一）气温( , ) 空气的温度是评定热环境的根本要素，可用干球温度( , ) 来表示。(二）湿度(
3、) 表示大气干湿程度的物理量。有湿球温度、肯定湿度、饱和湿度、相对湿度和露点等多种表示方式，测量湿度的仪器有多种干湿计。1湿球温度( , ) 两支完全一样的温度计固定在木板或金属架上。其中一支为干球温度计，用以指示气温，其示度主要受对流和辐射热的影响；另一支温度计的球部以水浸湿的纱布包袱，称为湿球温度计，其示度受蒸发散热量的影响。因湿球温度计球部纱布的蒸发而汲取热量，故它的读数总是低于干球温度计。其四周空气愈枯燥，蒸发量愈大，带走热量愈多，湿球温度愈低，干湿球温差就愈大。 2肯定湿度（ ） 指单位体积空气中所含水蒸气的质量。一般用1立方米空气中所含水蒸气克数表示（3）。也可用水汽分压表示其肯定
4、量，其单位为。因人体皮肤外表蒸发率与其四周空气中的水汽压之差值成正比，故从生理学角度考虑，用水汽压表示肯定湿度更有特别意义。 3饱和湿度( ) 空气在任一温度都有一个水汽含量的上限，到达上限，即为饱和状态。在肯定温度下，空气中水汽含量到达饱和状态时的湿度即为饱和湿度。气温越高，饱和湿度就越大，见附表7。4相对湿度( , ) 指空气中实际水汽含量和同温度下饱和空气中水汽含量的百分比值，由于在温度一样时，水汽含量与水汽分压呈正比，所以相对湿度也等于实际水蒸气压强和同温度下饱和水蒸气压强的百分比值。 相对湿度（）=肯定湿度/同温度下饱和湿度1005露点( , ) 空气湿度的表示法之一。一般指气压不变
5、、水汽无增减的状况下，未饱和空气因冷却而到达饱和时的温度。气温与露点的差值愈小，表示空气愈接近饱和。（三）气流( ) 因各处气温不同所造成的大气压强和密度的差异，而引起的大气流淌。常用风速( )和风向表示气流的状态。气流对热交换具有显著影响。测量风速的仪器是各类风速仪。 （四）热辐射 ( , ) 指物体因自身的温度而向外放射能量的过程。全部物体在大于肯定零度的各种温度下都可以放射辐射热波，物体常常以电磁辐射的形式向四周发出能量，不须要导热介质。温度越高，辐射越强，而且辐射的波长分布状况也随温度而变。如物体温度较低时主要是不行见的红外辐射；在500以致更高时，则渐次放射较强的可见光以致紫外线辐射
6、。热辐射是传热的方式之一，通过辐射的方式传递的热量谓之辐射热( )。常用黑球温度计测得的黑球温度( , )衡量环境的平均辐射热，运用单向辐射热计测定定向辐射热强度。二、人体与环境间的热交换途径（一）传导() 两个物体干脆接触或在物体内部，热流从温度较高向温度较低的方向流淌（热量传递）；在人体与环境间，指体内热量通过体表皮肤与接触皮肤的物体间进展的热交换。传导是互相接触的物质分子层的传热现象，不伴有物质分子的流淌。（二）对流() 液体或气体中较热部分和较冷部分之间，通过循环流淌互相搀和，使温度趋于匀称的过程称“对流”。人体外表包围着一层空气，体内热量通过皮肤不断地与这些接触皮肤的空气进展热交换即
7、为对流,事实上热量首先通过传导与近身的空气进展热交换，然后通过气流的对流进展进一步热交换。（三）辐射() 物体以电磁波形式散失热量的传热方式称“辐射”。（四）蒸发() 在液体外表发生的气化现象叫做蒸发，蒸发时液体分子必需从其四周汲取热量。1g汗液从皮肤蒸发时，皮肤就失去0.58千卡（约2400 J）的热量。液体变为同温度的蒸气时所汲取的热量称“蒸发潜热( )”。此外，还应重视气压因素对于蒸发散热以及对流热交换的影响。在高空、航天飞机内和舱外用航天服等低气压条件下身体蒸发量增加，传导对流作用减弱，使人体对高温的耐受实力发生改变。从地面开场，随着高度的上升，人体对高温的耐受时间渐趋延长由于航天活动
8、时微重力的影响，舱内气体分子难以产生自然对流，未蒸发的汗液亦不会自然形成汗滴下落，而是在皮肤外表形成水膜。据资料介绍，微重力条件下舱内如无人工对流，人们对舒适感的温度为07。为了维持正常身体热平衡，创建气体的人工对流条件是非常必要的。由于航天员在不同状态代谢产热量不同，因此载人舱的通风系统设计时应当选择安排式通风方案，以便依据各人的不同须要，调整部分通风流量和通风温度。而舱外航天服由于通气量的限制，无法满意通风流量，一般运用液体降温。三、热平衡方程 人体不能干脆利用太阳能、电能等形式的能量，只能利用生物中储存的化学能。身体内部产生的热量是糖、脂肪和蛋白质这些产热养分素在体内氧化反响的结果，这些
9、养分物质分解代谢产生的能量，约有50以上快速转化为热能。产热的部位主要在工作的肌肉、肝脏、消化器官、中枢神经系统等。骨骼肌占全身总重量的40，所以在根底条件下由骨骼肌产生的热量占体热总量的25左右，但当猛烈活动时，其产热量可增为正常值的十多倍。航空活动中，由于机种和担当的任务（驾驶、领航、通讯）不同，代谢程度也有所不同。身体代谢所产生的热量，除身体活动时做机械功而消耗的能量外，其余的热量都必需散失到环境中去，这样才能保持体温恒定，维持热平衡（ ）。 机体与环境间的热交换过程，由下式表示： -KC HKCR -ES 式中，M身体总代谢率( )（单位为W），W身体机械活动所耗的功率（W），体力活动
10、的作成效率仅为总能量的1030，视作业种类和娴熟程度而异，其余7090的能量以热的形式释放；H必需耗散到环境中去的热功率（W）； S身体热含量的改变值（Wm2）；K传导热（Wm2）；C对流传递的热量（Wm2）；R辐射热交换量（Wm2）；E蒸发散热量（Wm2）。从上式不难看出，当人体产热量与散热量相等时，S0；当产热多于散热量时，S0，人体热含量增加，可导致体温上升；当散热量多于产热量时，S0，人体热含量削减，可导致体温下降。 在常温下，人体处于宁静或从事轻度劳动时，CRE。其中辐射散热量可达总散热量的67，蒸发散热量约占总散热量的20。 当环境温度接近于体表温度时，K、R和C项的散热作用下降，
11、但E项的散热作用增加，故仍能维持人体热平衡。若气温与皮肤温度相等，K、R和C都等于0，则E必需等于H，即人体几乎完全依靠蒸发散热来维持热平衡。当气温超过皮肤温度时，通过R和C、K的作用而使身体得到热量，这时必需满意E关系，才能保持热平衡。第二节 生理性体温调整一、人体温度的空间分布特征体核心温度（ ）和体外壳温度（ ）。核心与外壳之间的边界并非生理或解剖存在。体核心温度系指身体深部组织，如脑室和腹膜腔等部位的温度，通常由直肠温度、口腔温度与腋窝温度代表。接近体表部分的温度为体外壳温度，最外层皮肤外表的温度为皮肤温度( )。从躯干至末梢，皮肤温度呈纵向温度梯度（ ）分布，环境温度越高，各部位皮肤
12、温度越趋于一样（接近于平均皮肤温度）。体外壳温度可由平均皮肤温度( )代表，即由体表各部位测得的皮肤温度数值，按各部位所占体外表积的百分数进展加权平均。其正常值在常温下为331。实际测定应依据不同要求，确定测定点数，但通常认为，测量部位数最低为4个，应选择尽可能多的部位测定皮肤温度。 随着测定点数和部位的不同，加权系数亦各异，以“五点法”为例，其平均皮肤温度计算公式如下：0.07T额0.50T胸0.05T手0.18T大腿0.20T小腿 平均体温( )不能干脆用温度计测得，它是运用平均皮肤温度和直肠温度的加权计算得到的数值来表示。平均皮肤温度和直肠温度的加权系数，在常温下分别为0.33和0.67
13、；高温下0.20和0.80；低温下0.50和0.50。常温下平均体温计算式为： 0.330.67 二、体温调整机理人体生理性体温调整是通过由温度感受器、体温调整中枢和效应器组成的体温调整反响限制系统完成的，系统可分为受控系统和限制系统两部分。（一）温度感受器( ) 全身皮肤和某些部位的粘膜均分布有温度感受器。依据功能又可将其划分为温觉感受器和冷觉感受器两类。当它们受到低于15或高于45的刺激作用时，还可引起难受感觉。此外，在下丘脑、脑干网状构造和脊髓等部位还存在着一些对温度改变敏感的神经元，称“中枢性温度感受器”（二）调整中枢( ) 调整体温的中枢构造存在于从脊髓到大脑皮层的整个中枢神经系统内
14、，体温调整的根本中枢在下丘脑，其前部是散热中枢，后部是产热中枢，两者有交互抑制作用。（三）效应器()1血管运动 经辐射、对流、传导等途径所散失的热量，取决于皮肤与环境之间的温差。而皮肤温度则可以由血流量来调整，随着皮肤血流量的改变，自身体深部传递至体表的热量也发生相应改变。以手指为例，皮肤血流量的改变范围是每100g组织每分钟1100 m1。可见外周血管的舒、缩改变对机体外壳组织的隔热性能有很大的影响。在较舒适温度条件下（着轻巧服装的人在21左右的温度环境），身体主要依靠外周血管舒、缩反响以保持体温恒定。冷暴露时，血液循环以两种方式影响热量从体表向环境传递：第一，通过限制身体的有效绝热性。当外
15、周血管收缩时体外壳导热率明显降低。第二，通过身体深部伴行动、静脉之间的热交换。这种大血管之间的逆流热交换( )在冷暴露时有较好的储热作用，因为流向身体表层的动脉血把热量传给伴行静脉的回流血液而预冷，回流的静脉血则进步了温度。逆流热交换的有效性取决于深部和表层血管的相对分布和开放程度。热暴露时，外周血管的惊慌性解除，最初出现的反响是肢体血管舒张，使皮肤血流量增加，皮肤温度上升，可使受热削减或散热增加。同时，深层静脉的血流量显著削减，故逆流热交换的实际效果很小，减小储热作用，有助于散热。皮肤血流量的增加同时也给汗腺分泌供应了必要的水分。2汗腺活动（蒸发性调整）气温在30以下且人体处于宁静状态时，汗
16、腺( )没有分泌活动，人体无明显发汗状况，但体内仍有水分通过皮肤角质层透出，称“不显性发汗”，这是一种被动的弥散现象，不受人体生理性体温调整机制的限制，而随人体的活动状况及外界环境条件而变动，通过此途径，人体每小时约散失热量12到16千卡，一昼夜约丢失水分7001000 。当平均皮肤温度到达34.5（发汗的温度阈值）时，多数人开场发汗，称“显性发汗”。除皮肤外，还可通过呼吸系统进展蒸发散热。肺部蒸发量受吸入气的含湿量及肺通气量的影响。在常温下处于宁静状态时，从呼吸道蒸发散失的热量约占人体总热量的8。飞行中吸入枯燥的纯氧，会使呼吸道及肺泡外表丢失更多的水分。气温在30以下且人体处于宁静状态时，汗
17、腺( )没有分泌活动，人体无明显发汗状况，但体内仍有水分通过皮肤角质层透出，称“不显性发汗”，这是一种被动的弥散现象，不受人体生理性体温调整机制的限制，而随人体的活动状况及外界环境条件而变动，通过此途径，人体每小时约散失热量12到16千卡，一昼夜约丢失水分7001000 。当平均皮肤温度到达34.5（发汗的温度阈值）时，多数人开场发汗，称“显性发汗”。除皮肤外，还可通过呼吸系统进展蒸发散热。肺部蒸发量受吸入气的含湿量及肺通气量的影响。在常温下处于宁静状态时，从呼吸道蒸发散失的热量约占人体总热量的8。飞行中吸入枯燥的纯氧，会使呼吸道及肺泡外表丢失更多的水分。3肌肉活动 当气温在1525时，代谢率
18、保持在根底程度。当气温低于15时，机体代谢率也增加，随着环境温度的下降，机体在削减散热量的同时，不断增加其产热量。后者主要是通过肌肉活动增加来实现的。在人类，不管是通过增加随意肌活动，还是不随意的寒颤所增高的代谢热，都是主要的热调整效应器机制。人体受冷时，初期可发生部分颤抖，可能是小群肌肉的同步收缩；进而扩展成为全身性的反响，由于系拮抗肌群同时收缩，故不做外功，全部能量均转化为热能。最强的寒颤()每小时可产生350400 热能，使代谢程度进步为静止时的5倍。归纳总结本次课2学时的课程框架，强调主要内容。整体构造采纳板书显示内容全部采纳幻灯部分需强调处板书第一节课开场01515303040第二节课开场01010353540小 结本次大课主要介绍温度环境根本概念与生理性体温调整机制，要求理解温度环境各构成要素、人体与环境间热交换途径和热平衡方程，理解人体温度空间分布特征，驾驭人体温度调整机制。重点讲解体温调整效应器的作用。针对授课要求，在建立全面构造的根底上，对重点内容进展了反复强调，在完毕授课前，又一起梳理了全部内容。复习思索题，作业题1 温度环境有哪些组成因素？2 表示湿度的各物理量间的关系。3 人体与环境热交换的途径4 高温环境或寒冷环境中，人体如何保持体温恒定？施行状况及分析依据教学打算预案，通过讲授、提问互动、总结梳理等手段，顺当完本钱次教学任务。