11.4 : Mechanizm przenoszenia ciepła

Zrozumienie mechanizmów wymiany ciepła jest niezbędne do zrozumienia, w jaki sposób nasze ciała utrzymują równowagę w różnych warunkach środowiskowych. Kiedy środowisko jest termoneutralne, ciało znajduje się w stanie równowagi, nie zużywając ani nie uwalniając energii do utrzymania temperatury wewnętrznej. Jednakże, gdy środowisko nie jest termoneutralne, organizm wykorzystuje cztery mechanizmy wymiany ciepła w celu utrzymania homeostazy: przewodzenie, konwekcję, parowanie i promieniowanie. Mechanizmy te ułatwiają przenoszenie ciepła z obszarów o wyższym stężeniu do obszarów o niższym stężeniu i są fascynujące i istotne dla naszego zrozumienia fizjologii człowieka.

Przewodnictwo, czyli mechanizm wymiany ciepła, to proces, z którym spotykamy się codziennie. Jest to przenoszenie ciepła pomiędzy dwoma obiektami będącymi w bezpośrednim kontakcie. U ludzi ma to miejsce, gdy skóra styka się z przedmiotem o innej temperaturze. Na przykład, gdy pielęgniarka przykłada okład z lodu do pacjenta z gorączką, ciepło przenosi się z cieplejszego ciała do zimniejszego okładu z lodu, obniżając w ten sposób temperaturę ciała pacjenta. To praktyczne zastosowanie przewodnictwa pokazuje jego znaczenie i znaczenie w naszym rozumieniu termoregulacji.

Konwekcja, kolejny mechanizm wymiany ciepła, to proces, który możemy zaobserwować w naszym otoczeniu. Polega na oddawaniu ciepła od ciała poprzez ruch powietrza. Występuje, gdy ciepło wydzielane przez skórę ogrzewa otaczające powietrze, które następnie unosi się i zostaje zastąpione chłodniejszym powietrzem, które się nagrzewa. Przykładem jest użycie wentylatora do chłodzenia; wentylator przyspiesza przepływ powietrza wokół ciała, zwiększając utratę ciepła poprzez konwekcję. Ten rzeczywisty przykład konwekcji pomaga nam lepiej zwizualizować i zrozumieć tę koncepcję.

Parowanie ma miejsce, gdy ciecz zamienia się w gaz, uwalniając ciepło z ciała. Jest to podstawowa metoda utraty ciepła przez organizm. Na przykład podczas aktywności fizycznej człowiek się poci, a pot parując chłodzi ciało.

Promieniowanie to emisja ciepła z powierzchni jednego obiektu na drugi bez bezpośredniego kontaktu między nimi. Na przykład ciało może emitować ciepło do chłodniejszego otoczenia lub absorbować ciepło ze słońca, zwiększając temperaturę ciała bez fizycznego kontaktu między ciałem a źródłem ciepła. Na przykład promieniowanie ma miejsce, gdy nasze ciało odczuwa ciepło, stojąc w pobliżu ogniska, nawet go nie dotykając.