Cơ thể trao đổi nhiệt với môi trường bằng bốn con đường trao đổi nhiệt sau đây: - Trao đổi nhiệt bằng bức xạ. - Trao đổi nhiệt bằng đối lưu. - Trao đổi nhiệt bằng dẫn truyền. - Trao đổi nhiệt bằng bay hơi. * Trao đổi nhiệt bằng bức xạ: - Bức xạ nhiệt được phát ra từ bề mặt các vật thể là những sóng điện từ ở tất cả các bước sóng khác nhau. Các dạng sóng ngắn như tia Rơnghen, tia gamma, vùng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng 0,4 – 0,8 micron đều có tác dụng sinh nhiệt, nhưng tác dụng sinh nhiệt cao nhất là phần hồng ngọai có bước sóng dài hơn 0,8 micron. - Các nguồn bức xạ nhiệt phổ biến: mặt trời, mặt đất được đốt nóng, vũ khí và công cụ lao động bằng kim lọai để ở ngòai trời, các lò sinh nhiệt trong kỹ nghệ, … - Bề mặt da của người và bề mặt các vật thể xung quanh luôn luôn trao đổi bức xạ với nhau tuân theo định luật Stêphan và Bônsơman: R = Sr.Kr.(Ts4 – Tr4) . R : nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ . Kr : hệ số trao đổi nhiệt bằng bức xạ của da . Sr : phần diện tích của cơ thể tham gia trao đổi nhiệt bằng bức xạ với ngọai cảnh (m2) . Tr : nhiệt độ tuyệt đối của bề mặt các vật thể chung quanh (°K) (trong sách là Ts, nhưng mình thấy vậy thì không hợp lý với giải thích điều kiện thải nhiệt ts > ta ở bên dưới, không biết có bạn nào nghe giảng thì cho ý kiến giùm liền nha) . : thời gian trao đổi nhiệt (giây) - Nhiệt lượng này hầu như không làm nóng không khí của môi trường và đi thẳng từ nguồn bức xạ tới người. - Da người hấp thu bức xạ nhiệt với tỷ lệ khỏang 80% tổng số lượng bức xạ nhiệt tới cơ thể. Nhiệt lượng hấp thu bằng đường bức xạ phụ thuộc vào màu sắc của các bề mặt (vải màu đen hấp thu nhiều năng lượng bức xạ nhiệt hơn vải màu trắng). * Trao đổi nhiệt bằng dẫn truyền:- Nếu cơ thể chúng ta tiếp xúc trực tiếp với vật thể thì cơ thể sẽ trao đổi với vật thể một phần nhiệt lượng, đó là nhiệt lượng trao đổi bằng dẫn truyền. P = SpKp (ts – tp) . P : nhiệt lượng trao đổi bằng dẫn truyền . Kp : hệ số dẫn truyền nhiệt của quần áo . Sp : diện tích tiếp xúc (m2) . ts : nhiệt độ da (°C) . tp : nhiệt độ vật thể (°C) . : thời gian tiếp xúc (giây) * Trao đổi nhiệt bằng đối lưu:- Trao đổi nhiệt bằng đối lưu là phần nhiệt lượng của cơ thể trao đổi với các phân tử của môi trường chung quanh (không khí, nước). Khi ở dưới nước nhiệt lượng trao đổi bằng đối lưu rất lớn. C = S.Kc. (ts – ta).Vn . C : nhiệt lượng trao đổi bằng đối lưu . Kc : hệ số trao đổi nhiệt bằng đối lưu . S : diện tích cơ thể người (m2) . ts : nhiệt độ da (°C) . ta : nhiệt độ môi trường (°C) . : thời gian trao đổi nhiệt (giây) . V : vận tốc chuyển động của không khí (m/giây) . n : hằng số thực nghiệm - Bề mặt cơ thể có một lớp không khí có nhiệt độ tương đối ổn định bao bọc, có độ dày khỏang 4-8mm khi trời lặng gió, khỏang 1mm ở tốc độ gió 2m/giây. Quần áo của người, lông của động vật làm tăng chiều dày lớp không khí đó, vì vậy có khả năng giữ ấm cơ thể. - “Đối lưu tự nhiên”: sự luân chuyển không khí do các phần tử không khí tiếp xúc với da người hay các bề mặt có nhiệt độ nóng hơn nhiệt độ môi trường, sẽ bị làm nóng lên và bay lên cao tạo nên khỏang trống chung quanh cơ thể, không khí của môi trường sẽ bay tới các khỏang trống đó do sự chênh lệch áp suất. - “Đối lưu cưỡng bức”: sự chuyển động của không khí do các quạt máy trong sinh họat hay trong công nghiệp. - Sự thải nhiệt của cơ thể càng tăng, khi tốc độ gió càng lớn, vì nhiệt lượng thải ra tăng theo cấp số nhân của tốc độ gió. * Thải nhiệt bằng bay hơi: - Bề mặt da người có những hạch mồ hôi tiết mồ hôi. - Khi con người nghỉ ngơi trong điều kiện khí hậu dễ chịu thì các hạch mồ hôi chưa họat động, con người chưa cảm thấy ra mồ hôi. Nhưng lúc đó vẫn có một lượng hơi nước nhất định từ bên trong cơ thể người khuyếch tán ra không khí bên ngòai: “lượng mồ hôi không cảm thấy”, khỏang 23g/m2 da/giờ. - Khi con người họat động thể lực cao trong điều kiện khí hậu nóng, nhiệt lượng nội sinh và nhiệt lượng hấp thu từ môi trường tăng cao làm nhiệt độ da của cơ thể nóng lên, tới một ngưỡng nhất định, các hạch mồ hôi bắt đầu bài tiết ra mồ hôi: “lượng mồ hôi cảm thấy”. - Tỷ nhiệt bay hơi của mồ hôi là nhiệt lượng mà cơ thể thải trừ được khi 1g mồ hôi bay hơi, trong thực hành hiện nay lấy tỷ nhiệt là 0,580 kcal. Tỷ nhiệt bay hơi mồ hôi phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm không khí và thành phần hóa học của mồ hôi.
Các công thức trao đổi nhiệt bằng bức xạ, dẫn truyền và đối lưu cho thấy ba đại lượng R, P, C có giá trị dương khi ts > ta; ngược lại, khi ts < ta thì ba đại lượng đó sẽ có giá trị âm. Nói khác đi, cơ thể chỉ thải nhiệt được bằng đường bức xạ, dẫn truyền và đối lưu với điều kiện nhiệt độ của bề mặt da lớn hơn nhiệt độ của môi trường xung quanh; nếu nhiệt độ của môi trường lớn hơn của bề mặt da thì ngược lại, cơ thể chẳng những không thải nhiệt được mà còn phải hấp thu nhiệt lượng ở bên ngòai bằng ba con đường đó. Trong trường hợp này, để duy trì sự sống, cơ thể phải thải trừ nhiệt lượng nội sinh và nhiệt lượng hấp thu được qua một con đường duy nhất là bay hơi, qua mồ hôi và phần nào qua hơi thở. Vì vậy trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, đường thải nhiệt bằng mồ hôi là đường thải nhiệt quan trọng nhất
|
Fri May 06, 2011 10:01 pm
Tiêu đề: BỐN CON ĐƯỜNG TRAO ĐỔI NHIỆT 
