中暑|既然人的體溫為 37℃,為什么在 35℃ 的氣溫下,會覺得很熱?

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中暑|既然人的體溫為 37℃,為什么在 35℃ 的氣溫下,會覺得很熱?


根本原因在于:熱量從高溫傳向低溫 , 人體要散熱 , 就必須形成一個溫度梯度 。
從舒適環境進入35℃的環境 , 人體不僅不會散熱 , 反而會吸熱 。

人體正常活動時 , 僅僅一個細胞內就發生著千萬次的生化反應[1
, 從而源源不斷地產生熱量 。
這些熱量從核心部位不斷向外傳遞 , 會形成一個逐步降低的溫度梯度 。
不僅人體存在溫度梯度 , 人體皮膚要把熱量不斷釋放到空氣里 , 與空氣也會存在一個溫度梯度 。

也即:人體核心溫度>皮膚溫度>空氣溫度 。
當人體不存在明顯機械功時 , 人體的熱平衡滿足這樣的關系:
M=Qb=Qsk

  • M 是人體新陳代謝總功率 , 躺平70W左右 , 看書寫字等正?;顒?00W左右 。
  • Qb 為人體向皮膚的熱傳導總功率 。
  • Qsk 是皮膚總散熱功率 , 包括皮膚輻射散熱、空氣對流散熱、皮膚蒸發散熱三個部分 。
  • 由于呼吸散熱很小 , 本公式已忽略 。
我們的皮膚之所以要通過感受器感覺熱和冷 , 本質上是通過這樣的機制 , 提醒人避開高溫和低溫 , 讓人體的散熱 , 保持在一個最適宜的程度[2
。
當人處于最適宜的冷熱狀態時 , 皮膚溫度大約為33℃左右 。


<13℃和>50℃以痛覺為主;
33~46℃只有溫覺;
<25℃只有冷覺;
33℃為舒適狀態 。
由于皮膚要不斷向環境散熱 , 當人處于最適宜狀態時 , 環境溫度大約28℃左右 。
28℃比起35℃ , 足足低了約7℃ 。
當人從28℃的舒適環境走到35℃的環境內 , 由于環境溫度高于皮膚溫度 。
人體不再是對外散熱 , 而是直接從環境吸收熱量 , 導致體表溫度升高 。
人體皮膚溫度要一直升高到 , 釋放的熱量等于人體新陳代謝熱量才會停止 。

建立新平衡后 , 人體皮膚溫度達到多少呢?
不妨計算一下:
皮膚對外釋放的總量熱量 , 主要為輻射散熱、對流散熱 , 以及蒸發散熱 , 總平衡關系有:
輻射換熱蒸發Qsk=Q輻射+Q換熱+Q蒸發

根據斯特藩-玻爾茲曼定律: j?=εδΤ^4
人體輻射散熱為: 


ε 為輻射系數 , 取值為1 。
δ 為斯特藩-玻爾茲曼常量 , 取值 5.67×10?8W/m^2·K^4,Τ 為熱力學溫度 。
根據 , 牛頓冷卻定律 , 皮膚表面空氣對流散熱為: 

h 為自然對流換熱系數 , 有經驗公式:h=1.48×ΔT^0.25 [3

人體表面積 A 為1.5~2m^2 , 不妨取個中值1.75m^2
皮膚蒸發散熱: 

r 為水的汽化潛熱 。
SW為皮膚出汗速率 , 有經驗公式[4