Испарение (потоиспарение)

Испарением называется процесс превращения жидкости (пота) в газообразное состояние, т. е. в частицы пара, и их удаление с поверхности тела. Тепло, необходимое для этого превращения, берется непосредственно с поверхности тела, что приводит к ее охлаждению и потере тепла телом.

Для превращения 1 мл жидкости (пота) в пар при нормальной температуре тела организм должен расходовать 0,58 ккал, или 580 ккал на испарение 1 л пота. Эта тепловая энергия, необходимая для паро­образования, называется латентным теплом паро­образования. Большое количество тепла, затрачиваемое на испарение жидкости с поверхности тела, делает этот механизм эффективным для усиления теплоотдачи, особенно в жарких условиях внешней среды и при мышечной работе.

Скорость теплопотерь телом находится в обратной зависимости от внешней температуры. При температуре воздуха (воды), приближающейся к температуре поверхности тела (около 33°С), тепловой градиент уменьшается и теплоотдача проведением, конве­кцией и радиацией становится минимальной. Если же температура воздуха превышает температуру тела, оно нагревается за счет внешнего тепла путем проведения, конвекции и радиации. В противоположность этим механизмам теплопотери за счет испарения пота находятся в прямой зависимости от окружающей температуры воздуха. Если последняя выше, чем температура поверхности тела, теплоотдача происходит практически только за счет потоиспарения.

Скорость теплопотерь путем испарения зависит также от относительной влажности воздуха, т. е. от выраженного в % отношения насыщения водяными парами данного объема воздуха к его максимальной насыщающей способности (при данной температуре). С увеличением относительной влажности воздуха испарение пота замедляется и эффективность теплопотерь за счет этого механизма снижается.

Ток воздуха (конвекция) оказывает на теплоотдачу испарением такое же влияние, как и на теплоотдачу проведением. Вода, испаряю­щаяся с поверхности тела, быстро насыщает водяными парами слой воздуха, непосредственно контактирующий с кожей. Если этот воздух быстро не удаляется с поверхности тела, процесс испарения замедляется или вовсе прекращается. Однако при движении воздуха его новые порции контактируют с поверхностью тела, насыщаясь водяными парами, образующимися при испарении жидкости (пота). Таким образом, процесс испарения может продолжаться без ограничений. Все это, однако, относится лишь к конвекции воздуха, который сам не полностью насыщен водяными парами.

Неощущаемая перспирация (испарение). Небольшое количество межклеточной (тканевой) жидкости непрерывно пассивно диффундиру­ет через кожный покров на поверхность тела и испаряется с нее. Поскольку наружный слой кожи (эпидермис) очень слабо проницаем для жидкости, скорость ее выделения таким путем крайне ничтожна — до 10 мл/час (около 240 мл за сутки). Потеря тепла для испарения этого количества жидкости — 5,8 ккал/час.

Выдыхаемый воздух насыщен водяными парами. Испарение воды с влажных поверхностей дыхательных путей ведет к потере некоторого количества тепла. Латентное тепло парообразова­ния, расходуемое при легочной вентиляции в условиях покоя, составляет около 9 ккал/час. Оно увеличивается при мышечной работе пропорцио­нально увеличению легочной вентиляции.

У спокойно лежащего человека в условиях нейтральной среды общие потери тепла в результате испарения воды через кожную диффузию и легочную вентиляцию относительно малы — около 20% общих теплопотерь тела. Поскольку появляющаяся на поверхности тела жидкость быстро испаряется, человек не ощущает ее наличия на коже. Поэтому это незаметное выделение и испарение жидкости с поверхно­сти тела называется неощущаемой перспирацией.

Потение, или ощущаемая перспирация. Процесс потения есть результат деятельности специальных потовых желез, и он ощущается по влажности кожи. Поэтому потение иначе называют ощущаемой перспирацией. Потоиспарение служит основным механизмом теплоот­дачи при мышечной работе.

Потовые железы, стимулируемые вегетативной нервной системой и (или) высокой температурой тела, секретируют особую жидкость — пот на поверхность тела. Количество тепла, теряемого телом, зависит от объема испаряемого пота. Например, при мышечной работе скорость потообразования может максимально достигать 2—3 л/час. Если вся вода, содержащаяся в этом объеме пота, испаряется с поверхности тела, теплопотери на потоиспарение составят около 2000 ккал/час (580 ккал/л хЗ л пота/час.).

Вместе с тем потеря тепла при потоотделении происходит только в том случае, если выделяющийся на поверхность кожи пот испаряется, на что затрачивается тепловая энергия тела. Если же пот не испаряется, а только стекает с поверхности кожи, никакого охлаждения тела не происходит. Последнее, например, имеет место при выполнении тяжелой работы с обильным (профузным) выделением пота в условиях высокой относительной влажности воздуха, когда испарение воды с поверхности тела резко ограничено. В этом случае возможно опасное перегревание организма.

Таким образом, теплопотери организма за счет потоиспарения зависят как от скорости секреции пота, так и от способности окружаю­щей среды поглощать водяные пары. Если окружающий воздух сухой и быстро перемещается, теплопотери посредством испарения определя­ются лишь скоростью секреции пота на поверхность тела. Однако количество образующегося пота обычно намного меньше того максимального его объема, который может беспрепятственно испа­ряться с поверхности тела. Даже когда количество образующегося пота достигает всего 1/3 этого максимального объема, потообразование по неизвестной причине уменьшается.

При влажном и неподвижном воздухе теплопотери испарением лимитируются способностью воздуха захватывать воду с поверхности тела.

В комфортных условиях внешней среды потоиспарение у покоящего­ся человека крайне невелико. Основную роль играет неощущаемая перспирация.

Потовые железы расположены внутри кожи в самых разных частях тела. В коже человека имеется более 2 млн. потовых желез, хотя есть люди, практически лишенные их. Способность к потообразованию у разных людей весьма отличается. Это касается скорости потообразования, включения в активность потовых желез в разных частях тела и т. д.

Выделяют два типа потовых желез — эккриновые и апокриновые.

Эккриновые железы разбросаны практически по всей поверхности тела. Они секретируют на поверхность тела разбавленный водный раствор — пот. Эккриновые железы находятся под контролем симпатической нервной системы и особенно эффективны для отдачи тепла за счет испарения с поверхности тела секретируемого ими пота.

Особую группу составляют эккриновые потовые железы, располо­женные на ладонной поверхности кистей и подошвенной поверхности стоп. Они иннервируются холинэргическими симпатическими нервными волокнами, выделяющими в качестве медиатора ацетилхолин. Эти железы активируются не в ответ на повышение температуры тела, а при эмоциональных реакциях — страхе, умственном напряжении и т. п.

Апокриновые железы локализуются, главным образом, в подмышечной и лобковой областях. Эти железы иннервируются адренэргическими симпатическими волокнами и секретируют жирное вещество, богатое органическими компонентами. Секреция этих желез также возрастает при эмоциональных стрессах.

Химический состав пота. Пот представляет собой в основном слабый раствор хлористого натрия. Концентрация последнего в пото­вой жидкости около 300 мг%. Кроме того, пот содержит следующие вещества: мочевину (21 мг%), глюкозу (20 мг%), аминокислоты(6,5 мг%), аммоний (6 мг%), малые количества молочной кислоты. рН пота варьирует от 4,2 до 7,0, средняя величина — около 6,0. Удельный вес пота колеблется от 1,001 до 1,006.

По отношению к крови пот является гипотоническим раствором, так как содержание солей в нем меньше, чем в плазме крови. Поэтому при потоотделении работающий человек теряет относительно больше воды, чем солей. В результате потери воды с потом межклеточная, тканевая жидкость может стать гипертоничной по отношению к внутриклеточной жидкости. Вследствие этого вода из клеток выходит в межклеточные пространства, что приводит к потере внутриклеточной жидкости. Кроме того, вода начинает поступать в тканевую жидкость из крови, в результате чего объем циркулирующей плазмы (крови) уменьшается, а концентрация электролитов в оставшемся объеме крови повышается.

Поэтому если человек выполняет длительную напряженную мышечную работу (особенно в жарких условиях) и теряет с потом большое количество воды, не возмещая эти потери (питьем), его работоспособность снижается. В особых случаях может наступить критичное для организма состояние сильной дегидратации (обезвоживания). Чтобы сохранить объем циркулирующей крови и предотвратить развитие сильной дегидратации, образование пота в потовых железах замедляется, что ведет к резкому повышению внутренней температуры тела (в предельных случаях до 42°С).

Обильное и длительное потоотделение может, в конце концов, приводить к значительным потерям солей, особенно поваренной соли (NаС1), что нарушает солевой баланс организма и может вызвать серьезные последствия (судороги, потеря сознания и т. п.).