Нагрев и потение человека в парной

/ 6 апреля 2015 0 комментариев

Ляхов В. Н. инженер физик, к.т.н.


Обозначение:
ЦНС - центральная нейросеть.
СВ - суховоздушный.

ПРЕДСЛОВИЕ И ПРИМЕРЫ.

В последние 10 лет я много занимался банями, а именно:
- Конструктив и работа печей для бань, обустройство и тестирование парилок.
- Вдох в парилке, вентиляция между заходами и во время процедур с паром.
- Самочувствие нагретого и потеющего человека в парилке, замеры его здоровья.

В последнее время меня сильно интересует вопрос - полезно ли нагревать человека в парилке? Я стал читать книги по физиологии и биологии. И появились новые вопросы, как по терминологии, так и по сути процессов.

Рассмотрим примеры.

1. Острые опыты. Физиологи делают укол длинной иглой в мозг, и, если животное вспотело, то при этом делают вывод, что попали в «центр потения», который стимулирует работу потовых желёз для терморегуляции, т.е. это и центр терморегуляции. Иногда при этом повышается температура - тогда это называют «тепловым уколом», и говорят, что попали в «центр теплопродукции», который стимулирует механизмы теплопродукции. И всё это называют «механизмами терморегуляции».
Я думаю, что, если проткнуть мозг или тело в любом месте, любое животное вспотеет от шока и повысится Ттела.

2. Пропорциональность. Практика показывает, что:
а) Чем больше соли в организме, тем более солёный пот или моча (и наоборот).
б) При долгом потении постепенно уменьшается количество пота (если не пьём воду).
В обоих случаях физиологи делают вывод о том, что эти особенности - регулирующая функция ЦНС.
Я думаю, что это просто физика и химия. Логично, что при уменьшении соли в организме пропорционально будет менее солёный пот, а также по мере выцеживания пота из организма будет уменьшаться его количество.

3. Прилив крови. Вводят животному бомбезин (нейропептид), кровь приливает к коже, она теплеет, например, на 1°С. Делают вывод, что это вещество стимулирует в мозгу «механизмы теплоотдачи», поскольку тёплая кожа больше отдаст тепла (здесь - при неизменности Т среды).
Я думаю, что стимулируется только прилив крови к коже. А в жизни, кожа нагревается при повышении Тсреды, и тут всё по-другому. И неправильны выводы: «Если мы добьёмся прилива крови к коже, то тем самым увеличим отдачу тепла. И значит существует «орган теплоотдачи» и «центр теплоотдачи» в мозгу».

ПРИМЕР
а)
Дано: человек в комнате - Ткожи= 34° и Тсреды=20°
ΔТ= Ткожи–Тсреды=34–20=14°, поток тепла от кожи Qтепла=В•ΔТ= В•14 (В≈10 Вт/м2•К).
б) При переходе человека из комнаты на улицу, где Тсреды = 35°, кровь приливает к коже, она краснеет и нагревается (изнутри кровью и снаружи от среды), например,Ткожи : 34 => 36°.
Физиолог при этом говорит, что всё это - защитная реакция для увеличения теплоотдачи.
Но реально теплоотдача уменьшается. Действительно,
ΔТ= Ткожи-Тсреды=36-35=1°, поток тепла от кожи Qтепла=В•ΔТ=-В•1 (а было в начале - В•14).
Видно, теплоотдача от тела уменьшилась, вопреки выводам физиологов в п.3.
в) При переходе человека из комнаты на улицу, где Тсреды = 40°, кровь приливает к коже, она краснеет и нагревается, например, до Ткожи = 37°.
ΔТ= Ткожи-Тсреды=37–40=–3°, поток тепла теперь направлен к коже Qтепла=В•ΔТ=–В•3.
Видно, теплоотдача не только не увеличилась, а, наоборот, теперь поток тепла направлен к коже.
г) При переходе в парилку (Тсреды=60° и Ткожи=40°) поток тепла к коже значительно увеличивается, несмотря на дополнительный нагрев кожи. ΔТ= Ткожи-Тсреды=40–60=–20°, Qтепла=В•ΔТ=–В•20.
РЕЗЮМЕ по п.3. Защиты от нагрева в парилке - нет! Механизмов теплотдачи нет! Центров теплоотдачи в мозгу нет!

4. В жару человек потеет. Физиологи называют это защитной реакцией, терморегуляцией.

  

Рис.2 Надо помахать веером, чтобы испарить пот и получить прохладу.
Рис.3 Человек потеет при тяжёлой работе и в парилке, обнажает тело для испарения пота.

Я думаю, что если не обеспечить испарение пота (раздеться и включить вентилятор, помахать веером - рис. справа), то охлаждение не эффективно. Эти наши действия (раздеться и включение вентилятора), можно назвать «терморегуляция поведением» (также мы уходим в тень из-под Солнца, чтобы не перегреться). Значит потение - это не биозащита от нагрева и не для терморегуляции мы потеем, хотя и пытаемся сознательно использовать эффект охлаждения при испарении пота.

5. Нагрев. В парилке человек (и любое животное и камень) нагревается. Физиологи делают вывод о том, что это защитная реакция для уменьшения разницы температур ΔТ-Ткожи-Тсреды, чтобы уменьшить поток тепла к телу.
Я думаю, что нагрев человека или камня в парилке - это просто физика.

6. Комфорт при нагреве. В СВ сауне пот с кожи испаряется, а в паровой бане, наоборот, пар конденсируется на тело, и знатоки говорят, что человек, мол, хуже потеет и делают вывод, что в СВ сауне человеку комфортнее, т.к. есть защита от тепла (см. п.4).
Но человек заходит в парилку прогреть себя и пропотеть, а не защищаться от нагрева. И в воде и в пару человек так же потеет! Биозащиты от нагрева ни у каких живых существ нет! Нагрев - это нагрузка на организм, а не удовольствие.

7. Терминология. Большое количество пота (литры в час) наводит на мысль, что это не секрет железы в общепринятом понимании. По-видимому это просто дренаж, фильтрация жидкости через протоки пота, как и первичная моча или выделение влаги при ожоге (волдырь) или при натёртости, при экземе или пролежнях. И «потовая железа» - не железа, а просто проток, через который фильтруется жидкость.

8. Продукция тепла организмом увеличивается в холод, компенсируя остывание. Но в жару и в парилке продукция тепла тоже увеличивается (по правилу Вант-Гоффа из-за увеличения скорости химических реакций). Поэтому, делаем вывод, что защиты от нагрева, биорегуляции при нагреве у живого организма нет.

9. Нет центров регуляции. Поскольку нет регуляции теплообмена между телом и средой, значит нет центра теплообмена в мозгу. Аналогично, нет центра регуляции теплопродукции в жару при нагреве.

10. «Почки отдыхают». Все любители бани знают, что после процедур в парилке в течение суток мало мочи. И делают вывод, что почки при этом «отдыхают». Но есть мнение физиолога: «Мочи мало потому, что почки, наоборот, перегружены усиленной реабсорбцией (возврат воды в организм)». Кто прав? Анализ показывает неожиданное - при тяжёлой работе (и в парилке) снабжение кровью почек вдвое меньше, чем в покое, т.к. большая часть крови обслуживает мышцы и приливает к коже. При этом рабочая жидкость в виде пота выходит коротким путём через кожу.И чем меньше крови проходит через почки, тем меньше и мочи.



ВЗГЛЯД НА НАГРЕТОГО ЧЕЛОВЕКА ГЛАЗАМИ ФИЗИКА. 

Я не специалист по строению и работе различных желёз внутренней и внешней секреции. Но меня интересует движение жидкости в организме при нагреве человека в парилке (или в пустыне), когда он интенсивно потеет, кровь приливает к коже, и почему-то при этом выделяется пот (при этом, как указано выше, уменьшается поток крови в почках и существенно уменьшается выделение мочи). С потом организм теряет влагу и соли, часто нарушается гомеостаз - наблюдаются судороги, тошнота. Многие любители бани считают, что нагревать организм в парилке и потеть полезно, мол это удовольствие, отдых. Однако, есть люди, которым становится дурно в парилке. Я хотел бы изучить пользу и вред таких процедур и надеюсь на сотрудничество со специалистами, физиологами и биологами.

Около 40 лет я изучал гидрогазодинамику, проводил вычислительные эксперименты и вижу знакомые явления при изучении движения жидкости в организме. Некоторые люди полагают, что физиолог Павлов И. П. абсолютизировал идею «Нервизма», по которой все процессы в организме происходят в основном под управлением ЦНС. Но через некоторое время физиологи приняли, что и гуморальная система (выделения желёз, гормоны) имеет своё влияние на процессы в организме. Кроме этого, я считаю, что никто не отменял и законы физики и химии, которым в полной мере подчиняется движение жидкости и тепла в организме (диффузия, фильтрация, дренаж, осмос и т.д.).

Потение.

Потение считают продукцией потовых желёз, их секретом. Однако, наблюдая большое выделение пота из человека в парилке (литры в час), у меня возникли вопросы.

- Действительно ли пот - это секрет железы? Могут ли железы человека производить столько секрета (л/час)?Ведь максимальное производство желудочного сока и мочи - до 2 л в сутки. Или пот - это просто физическое выцеживание жидкости из организма, как и фильтрация плазмы крови в почках при образовании первичной мочи?

- Действительно ли пот имеет функцию терморегуляции? Результаты анализа привели меня к выводам, которые отличаются от общепринятых сегодня в физиологии по многим пунктам. Уточнение требуется, как по терминологии, так и по сути процессов.

Выделение жидкости, влаги из организма (кроме мочи и пота).

Практика показывает, что из кожи выделяется пот, когда к ней приливает кровь (то же относится и к моче). В желудке выделяется сок, когда в него приходит пища, особенно горячая или острая и при этом тоже приливает кровь. Т.е. прилив крови, по-видимому, обуславливает последующее выделения жидкости через кожу (эпителий).

Кровь приливает и влага выделяется при воспалениях - ожог (волдырь), при экземе (мокнет кожа), при механическом воздействии - потереть, почесать кожу, натёртости (волдыри), при химическом - ожог кислотой, укус комара, слёзы и насморк от запаха лука.

Есть и обратное явление - мацерация - впитывание кожей воды, набухание (при стирке пальцы набухают).

В плане гидродинамики нас могут интересовать железы с большой производительностью, соизмеримой с выделением пота.

Известно, что желудочный сок выделяется около 2 литров в сутки. Это значительно меньше, чем выделение пота в парилке (литры в час). Считают, что желудочный сок выделяется слизистой желудка при попадании в него пищи (безусловный рефлекс). Павлов в своих опытах сумел приучить организм собаки выделять желудочный сок по сигналам, т.е. выработал условный рефлекс.

В покое у человека происходит выделение мочи около 1,5 л/сутки. Однако, это объём «конечной» концентрированной мочи после реабсорбции (всасывания обратно в организм влаги и полезных веществ). А «первичной» мочи в результате ультрафильтрации плазмы крови получается около 7 л/час - это соизмеримо с выделением пота в парилке, и превышает максимальные потоки пота в 2-3 раза. Явления эти похожи, и это заставляет думать о том, что пот - это фильтрат, а не секрет железы (уточнение терминологии).

Пот и терморегуляция - как это звучит в разговорах и описано в учебниках физиологии.

Разговоры с любителями бани побудили меня кратко изложить обширную тему, которой я занимаюсь более 5 лет. В этих разговорах я встречал разные мнения.

- Одни полагают, что достаточно вспотеть в жару и мы почувствуем прохладу. Мол, влага выделяется из организма, и тело получает охлаждение - это защитная реакция. Иногда при этом я спрашивал: «Например, возьмём ведро горячей воды и отольём её часть. Разве вода при этом охладится?». Возникало лёгкое недоумение, а один профессор отвечал при этом, что, мол, «Это, другой вопрос!». Более опытные собеседники понимали, что для получения желанной прохлады надо этот пот испарить.

- Физиологи считают потоотделение важной защитной функцией терморегуляции (бессознательной биореакцией), и говорят при этом, что на испарение 1 л воды надо затратить 580 ккал. Это и приносит нам прохладу в жаркий день и обеспечивает терморегуляцию в горячей парилке. Но ни в одном из разговоров (или текстов учебников по физиологии) я не встречал того, что, например, в парилке влажность бывает настолько высока, что пот не испаряется с тела, а, наоборот, конденсируется пар на тело, нагревая его теми же 580 ккалориями. Такую конденсацию наблюдают бывалые любители бани. И под одеждой испарение пота не эффективно, и не приносит ощутимого охлаждения (терморегуляции). То же мы наблюдаем и в природе - у овцы слой меха в 10 см мешает эффективному испарению.

Рис.5а. Овца в жару не может обнажить кожу и воспользоваться «потом для терморегуляции».
Рис.5б. Мышь в пустыне не может потеть «для охлаждения», не хватает воды.

Испарение снижается настолько сильно, что странно при этом говорить о терморегуляции - это уже выглядит надуманным привычным штампом. А мыши в пустыне не имея достатка воды вообще не могут рассчитывать на «терморегуляцию потом». Им еле-еле хватает метаболической воды (получаемой из сухого корма, например, зёрен риса или перловки), чтобы обеспечить влагойсвой кишечный тракт (до густоты сметаны). Похожие проблемы у червей в сухих крупах и в муке.

Итак, чтобы обеспечить прохладу при выделении пота, мы должны обеспечить его испарение. Надо снять одежду и обнажить тело (или остричь мех у овцы), включить вентилятор или начать обмахивать себя веером. Тогда, да, при обдуве мы почувствуем ощутимую прохладу. И это наводит на мысль, что такие осознанные наши действия для достижения прохлады физиологи называют «терморегуляцией поведением». Также мы уходим в тень из-под солнца, чтобы не перегреться, или одеваемся теплее в холодную погоду, и иногда прыгаем и бегаем, чтобы разогреть себя.

Шлаки. 

Продолжая беседу и рассуждая дальше собеседники вспоминают и о том, что в баню идут помыться, попариться, пропотеть и вывести с потом шлаки. Некоторые физиологи считают, что основное выделения шлаков происходит через почки. А с потом выделяется лишь незначительная часть шлаков, и эта система выделения через кожу является «вспомогательной и остаточной» (Цузмер, учебник физиологии). Действительно, в толстых учебниках физиологии почкам уделяется 20-40 страниц текста, а выделительной функции пота через кожу - лишь полстраницы. И это выглядит странно, если принять во внимание, что мочи выделяется в сутки 1.5 л, а пот в парилке течёт 1-2 л/час! Конечно, моча более концентрирована, чем пот, и это надо иметь ввиду. Выделение шлаков заботит всех, эта тема близка любителям бани и печникам, они её называют «чистой темой» (делом), в отличие от работы трубочистов - «грязная тема» ))))

Генератор энергии. 

Ещё надо принять во внимание то, что каждая клетка живого организма вырабатывает энергию, и в целом наш организм при этом снабжается энергией около 1 вт/кг веса тела. Другими словами, человек весом 85 кг как будто обогревается изнутри лампочкой мощностью 85-90 вт. И при тяжёлой работе это внутреннее тепло растёт - каждый это знает по себе, если вспомнить, как становится жарко, когда роешь канаву или бежишь.

Неожиданным является и то, что при нагреве в парилке, это внутреннее тепло тоже увеличивается, когда оно не нужно, а требуется, наоборот, охлаждение - здесь законы физики берут верх над «мудростью» организма. Это заметили биологи (например, Маршак - 1931). Объясняют это тем, что при нагреве увеличивается скорость химических реакций - за это эмпирическое правило (в том числе) Вант-Гофф получил премию Нобеля в 1901 г. Получается так, что в парилке пот не испаряется и не охлаждает организм, и он нагревается снаружи от среды парилки и, более того, по правилу Вант-Гоффа нагревается ещё и изнутри. Никаких шансов на охлаждение (терморегуляцию) при этом мы не имеем!

Этот вывод странно звучит для тех. кто не задумываясь и автоматически со школы считает, что в горячей парилке наша ЦНС (центральная нервная система)с помощью гипоталамуса в мозгу включает защитные реакции, тепло каким-то образом утилизируется, и организм терморегулирует себя. Однако, написанное выше говорит о том, что никаких способов охладить себя в парилке мы не имеем! Нет биозащиты от нагрева, кроме, так называемой, «терморегуляции поведением»! Т.е. либо надо выйти из парилки, либо обеспечить испарение пота. Хотя даже в суховоздушной сауне (например, при Т=100С, а относительная влажность менее 5%), где пот мгновенно испаряется, тепловой поток на тело настолько велик, что человек неуклонно нагревается. Да и не для охлаждения человек заходит в горячую парилку! Любитель бани, наоборот, хочет прогреть тело, вспотеть, окунуться в холодную воду и т.д. Всё это наводит на мысль, что среди уважаемых физиологов и биологов нет настоящих любителей бани, иначе бы и они пришли к выводу, что биозащиты от нагрева организм не имеет! От холода, да, мы имеем биозащиту. Мы можем сознательно побегать и попрыгать для согрева, и бессознательно животные дрожат от холода, тем самым согревая себя.

Продолжая мысль мы приходим к выводу, что, следовательно, и центр терморегуляции (от перегрева) отсутствует в мозгу (о котором пишут физиологи). И не для терморегуляции мы потеем!

А для чего?

Анализ показывает, что мы потеем не «для чего», а «почему». Традиционная постановка вопроса сторонников «Креативизма» опирается на то, что Творец (creator - создатель) всё в мире создаёт с какой-то целью, т.е. для чего-то. И в этом плане тогда логичен вывод Павлова И. П. о том, что мы «потеем для охлаждения», причём с участием ЦНС, поскольку Павлов вслед за Сеченовым продвигал идею «Нервизма», по которой всё в организме определяется нервами. Но когда мы задаём вопросы «А для чего текут реки?» или «Для чего падает камень?», то здесь явно проявляется абсурдность постановки таких вопросов. Может и слёзы текут для охлаждения (как и пот)? ))))

Итак, мы потеем потому (а не для чего), что наш организм является генератором энергии, который работает на жидком топливе и выделяет жидкие отходы (рабочую жидкость) в виде пота. В ней присутствуют не только отходы, продукты метаболизма, но и полезные вещества. В покое обычно это выделяется через почки, с реабсорбцией, когда из первичной мочи (похожей по составу на пот) часть воды и полезных веществ возвращается в организм (под управлением парасимпатики). А в турборежиме, при тяжёлой работе основное производство энергии происходит в мышцах (под управлением соматики и симпатики), и тогда"выхлоп" нашего внутреннего генератора энергии происходит коротким путём через кожу (акад. Микулин). Вот и вся «функция пота» (ИМХО). Все остальные функции, включая привлечение запахом партнёров, увлажнение и дезинфекция кожи, терморегуляция, увлажнение ладоней обезьян перед прыжком с ветки на ветку - это всё надуманная игра ума, в которой есть своя привлекательная логика.

Заключение.

Приведу основные выводы по результатам выполненного анализа:

1) Биозащиты от нагрева у человека нет (–)!
2) Потеем НЕ для терморегуляции (–), хотя сознательно можем использовать испарение пота для охлаждения (не всегда удаётся)- это не биорегуляция, а «терморегуляция поведением».
3) Потение- это естественный жидкий «выхлоп» биогенератора организма, работающего на жидком топливе в турборежиме.
4) Пот – это не секрет железы(–), а дренаж (выцеживание, физпроцесс) «отработанной» жидкости («выхлоп» биогенератора) сквозь стенки протоков пота (литры в час) коротким путём на поверхность кожи без регуляции от ЦНС (как и выцеживание первичной мочи - литры в час). Крупные железы человека дают около литра в сутки (апикально).
5) Продукцию тепла организм регулирует в холод (+), компенсируя остывание, а в жару и в парилке - нет биорегуляции (–).
6) Потоки тепла между кожей животного и окружающей средой зависят от разности ΔТ=Ттела-Тсреды, и ЦНС их не регулирует (–), т.к. ЦНС не может влиять на параметры среды и кожи, от которых зависит теплообмен.
7) В мозгу нет центра регуляции теплообмена (–), поскольку в холод ив жару нет регуляции теплообмена (п.6). Есть только реакции кожи и сосудов крови.
8) Почки уменьшают свою функцию при нагреве (и после) в парилке из-за уменьшения снабжения кровью, при этом возможны негативные последствия из-за застоя мочи в канальцах.



Дополнение.

Гепард не может долго быстро бежать, организм перегревается, пот не помогает. У лошади пот пенистый и плохо испаряется. У овцы под мехом паровая баня, охлаждение неэффективно. Мышь не имеет права потеть. т.к. воды мало для питья.

Совокупность признаков дают основание для вывода, что пот - это выхлоп, а не все надуманные многочисленные ф-ии. Потеем всегда, каждую секунду, в покое незаметно, при увеличении нагрузки - появляются заметные капли пота.
Выводы сделанные здесь - это по совокупности.
Объёмы выделенного пота в турборежиме соизмеримы с объёмами первичной мочи в покое.
Это следствие перераспределения крови - больше к почкам или к коже. Неэффективность пота для охлаждения в некоторых случаях, если не предпринять усилия для испарения пота.

Вверх
12312313123123