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根本原因在于:热量从高温传向低温 , 人体要散热 , 就必须形成一个温度梯度 。
从舒适环境进入35℃的环境 , 人体不仅不会散热 , 反而会吸热 。
人体正常活动时 , 仅仅一个细胞内就发生着千万次的生化反应[1
, 从而源源不断地产生热量 。
这些热量从核心部位不断向外传递 , 会形成一个逐步降低的温度梯度 。
不仅人体存在温度梯度 , 人体皮肤要把热量不断释放到空气里 , 与空气也会存在一个温度梯度 。
也即:人体核心温度>皮肤温度>空气温度 。
当人体不存在明显机械功时 , 人体的热平衡满足这样的关系:
M=Qb=Qsk
- M 是人体新陈代谢总功率 , 躺平70W左右 , 看书写字等正常活动100W左右 。
- Qb 为人体向皮肤的热传导总功率 。
- Qsk 是皮肤总散热功率 , 包括皮肤辐射散热、空气对流散热、皮肤蒸发散热三个部分 。
- 由于呼吸散热很小 , 本公式已忽略 。
。
当人处于最适宜的冷热状态时 , 皮肤温度大约为33℃左右 。
由于皮肤要不断向环境散热 , 当人处于最适宜状态时 , 环境温度大约28℃左右 。
<13℃和>50℃以痛觉为主;
33~46℃只有温觉;
<25℃只有冷觉;
33℃为舒适状态 。
28℃比起35℃ , 足足低了约7℃ 。
当人从28℃的舒适环境走到35℃的环境内 , 由于环境温度高于皮肤温度 。
人体不再是对外散热 , 而是直接从环境吸收热量 , 导致体表温度升高 。
人体皮肤温度要一直升高到 , 释放的热量等于人体新陈代谢热量才会停止 。
建立新平衡后 , 人体皮肤温度达到多少呢?
不妨计算一下:
皮肤对外释放的总量热量 , 主要为辐射散热、对流散热 , 以及蒸发散热 , 总平衡关系有:
辐射换热蒸发Qsk=Q辐射+Q换热+Q蒸发
根据斯特藩-玻尔兹曼定律: j?=εδΤ^4
人体辐射散热为:
ε 为辐射系数 , 取值为1 。
δ 为斯特藩-玻尔兹曼常量 , 取值 5.67×10?8W/m^2·K^4,Τ 为热力学温度 。
根据 , 牛顿冷却定律 , 皮肤表面空气对流散热为:
h 为自然对流换热系数 , 有经验公式:h=1.48×ΔT^0.25 [3
人体表面积 A 为1.5~2m^2 , 不妨取个中值1.75m^2
皮肤蒸发散热:
r 为水的汽化潜热 。
SW为皮肤出汗速率 , 有经验公式[4
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