Книга: Чердак. Только физика, только хардкор!

4.5. Почему жара так утомительна?

4.5. Почему жара так утомительна?

Жара вызывает чувство сонливости и усталости. Почему это происходит?

Температура человеческого тела около 37 градусов Цельсия. И при температуре воздуха 30 градусов человеческое тело должно охлаждаться, ведь тепло переходит от более горячего тела к более холодному. Но мы почему-то чувствуем совсем противоположное: при такой температуре воздуха нам жарко.

Дело в том, что человек теплокровен, и он может вырабатывать тепло внутри себя для поддержания постоянной температуры тела. В холодную погоду нам это очень сильно помогает, ну а в жаркую погоду мы от этого немного страдаем. Тогда почему мы не можем выключить свою внутреннюю печку и довольствоваться только окружающей теплотой?

Давайте представим: даже если нет физической и умственной нагрузки, в организме происходят реакции катаболизма, в ходе которых сложные вещества переходят в более простые, а их организм использует в качестве источника энергии. Конечно же, эти реакции неидеальные, и КПД далеко не 100 %, поэтому очень много энергии теряется в виде тепла. Но и остановить эти реакции мы не можем, потому что в них вырабатываются вещества, необходимые мозгу, сердцу и другим жизненно важным органам. Остается только один способ избавиться от излишнего тепла – это сбросить его.

Что для этого нужно сделать? Во-первых, тепло из внутренностей нужно перенести на периферию. Для этого кровоток кожных покровов увеличивается аж в 4 раза! Именно поэтому некоторые краснеют при высокой температуре. Таким образом кровь эффективно передает тепло внутренних органов на поверхность тела. И во-вторых, это тепло с поверхности кожи нужно передать окружающей среде. Для этого есть несколько способов: теплопроводность – это просто передача тепла от более горячего тела к более холодному; излучение – это инфракрасные волны, которые излучает любое нагретое тело; дыхание – воздух в легких немного нагревается, и мы выдыхаем более горячий воздух; испарение пота с поверхности тела – при испарении улетают самые быстрые молекулы, а самые медленные остаются, поэтому температура тела немного понижается. Вот и все.

И все же, почему жара так утомляет? Во всем виновата нехватка кислорода. Во-первых, из-за того, что кровь приливает к коже, ее остается меньше для кровоснабжения мышц и мозга. Поэтому человек находится в состоянии небольшого кислородного голодания, от которого возникают чувства сонливости и усталости. Ну и во-вторых, этот эффект усиливается еще и тем, что при увеличении температуры плотность кислорода в атмосфере уменьшается. Проверить это очень просто. Выразим из уравнения Менделеева – Клапейрона плотность p:

Молярная масса M и константа R уже известны, а давление p и температуру T мы возьмем с gismeteo.ru. Возьмем данные за июнь, поставим в формулу и увидим, что при любом увеличении температуры плотность кислорода p уменьшалась.

Но всякая ли жара такая уж и жара? На самом деле не все зависит от температуры, очень большое значение имеет влажность. При высокой влажности интенсивность испарения уменьшается, и поэтому человек охлаждается слабее и чувствует очень большой дискомфорт. Может быть даже так, что 25 градусов при высокой влажности будут переноситься намного хуже, чем 35 градусов при низкой. Поэтому, просматривая прогноз погоды, всегда обращайте внимание не только на температуру, но и на влажность. Если она очень высокая – берегитесь, будет очень жарко! Ну и конечно же, благодаря потоотделению человек может переносить очень высокие температуры в пустыне или даже бане. Действительно, человек в бане не нагревается до 100 градусов Цельсия, потому что там очень низкая влажность и идет интенсивное испарение с поверхности тела. Возникает некий баланс между нагревом и охлаждением. И благодаря этому температура тела человека остается практически постоянной.