4. Теплопередача. Терморегуляция.

4.1. Чем обусловлено весьма сложное простран­ственное распределение температуры в теле человека?

4.2. При очень интенсивных физических нагрузках температура тела человека может увеличиться до 38 – 39 °С. Чем обусловлено это явление?

4.3. Почему в сухом воздухе человек может выдер­жать температуру, превышающую 100 °С?

4.4. Повышение температуры тела на 1 °С вызывает повышение интенсивности основного обмена на 7 %. С чем связано такое изменение?

4.5. Общее выделение энергии у человека в состоя­нии покоя составляет 210 кДж/(м²·ч), а при средней мышечной нагрузке – 726 кДж/(м²·ч). При оценке сте­пени участия отдельных систем и органов в общем тепло­образовании установлено, что для скелетных мышц оно составляет соответственно 20 и 75 %. Чем обусловлено значительное увеличение теплопродукции скелетных мышц при нагрузке?

4.6. Какие изменения происходят в характере тепло­обмена человека с окружающей средой в условиях, ко­гда температура ее выше температуры тела?

4.7. При неподвижном пребывании человека в во­де при температуре 12 °С в течение 4 мин расходуется около 420 кДж теплоты, т. е. столько же, сколько на воз­духе при этой же температуре расходуется за 1 ч. Поче­му это происходит?

4.8. Количество теплоты, поглощаемой при образо­вании одной бактериальной клетки Escherichia coli, со­ставляет 16,8·10^-10 Дж при температуре 37,5 °С. Чему равно изменение энтропии клетки?

4.9. Величина изменения энтропии при образовании бактериальной клетки Bacillus pycnoticus равна 3,9·10^-11 Дж/К, а количество теплоты, поглощенное при этом, составило 12,6·10^-12 Дж. При какой температуре проводилось культивирование бактерий?

4.10. Определить изменение энтропии 1 кг воды, если ее нагреть от 0 до 50 °С.

4.11. В определенном интервале температур (прибли­зительно от 19 до 31 °С), когда температура кожи регу­лируется изменением кровоснабжения, увеличение отно­сительной влажности на 1 % над уровнем в 36 % сопро­вождается увеличением температуры кожи на 0,01 °С. Чем вызвано такое изменение температуры?

4.12. Теплопотери организма в условиях умеренного климата в среднем для человека равны 7500 кДж в сут­ки. Сколько процентов от указанной величины состав­ляют теплопотери за счет испарения, если за сутки человек выдыхает с воздухом около 300 г пара, а с по­верхности кожи при нормальном потоотделении (при температуре окружающей среды 16 – 18 °С) испаряется 500 г пота. Удельную теплоту испарения воды при тем­пературе тела человека считать равной 2,42·10⁶ Дж/кг.

4.13. Какую роль играет температура окружающих предметов в самочувствии человека?

4.14. Какова была бы мощность теплового излучения тела человека, если бы все его теплопотери, составляющие в условиях умеренного климата в среднем 7542 кДж за сутки, осуществлялись только путем излучения?

4.15. Тело человека можно сравнить с телом, температура которого 300°К и поглощательная способность 95 %. Определить, какое количество теплоты излучается с 1 м² поверхности тела в течение часа, если температура окружающей среды 25 °С.

4.16. Спектральная плотность энергетической светимости абсо­лютно черного тела в некотором интервале длин волн равна ε_λ = = 30 кВт/м³. Чему равна соответствующая спектральная плотность энергетической светимости серого тела, имеющего ту же температуру и коэффициент поглощения α = 0,8?

4.17. При какой температуре энергетическая светимость абсолютно черного тела равна R_чр = 500 Вт/м²?

4.18. При какой температуре энергетическая светимость серого тела равна R = 500 Вт/м²? Коэффициент поглощения α = 0,5.

4.19. Определить энергетическую светимость тела человека при температуре t = 36 °С, принимая его за серое тело с коэффици­ентом поглощения α = 0,9.

4.20. Определить температуру окружающей среды, если тело человека подвергается излучению интенсив­ностью 0,13 Вт/см². Температуру кожи принять равной 32 °С.

4.21. Определить тепловые потери с 1 см² поверхно­сти тела человека за минуту путем лучеиспускания, если температура поверхности кожи 32 °С, а окружающей среды 17 °С.

4.22. На сколько процентов возрастет мощность излучения с 1 см² поверхности тела человека, если темпе­ратура тела изменится с 36 до 39 °С?

4.23. На какую длину волны приходится максимум испускательной способности тела человека, если как источник излучения оно обладает такими же свойствами, как абсолютно черное тело при температуре 300° К?

4.24. В лампе инфракрасного излучения (инфраруж) максимум излучательной способности соответствует длине волны 4 мкм. Определить температуру спирали лампы.

4.25. Почему тепловая лампа, баллон которой изго­товлен из синего стекла, вызывает ощущение более ин­тенсивного тепла, чем такой же мощности лампа с бал­лоном из бесцветного стекла?

4.26. Максимум излучательной способности Солнца приходится на длину волны 0,48 мкм. Определить мощ­ность, излучаемую с каждого квадратного метра поверх­ности Солнца, считая, что оно излучает, как абсолютно черное тело.