Вычисление респираторных теплопотерь. Оценка теплопотерь при дыхании
Экспериментальные данные о зависимости температуры выдыхаемого газа от температуры вдыхаемого, полученные в гипербарических условиях, были опубликованы многими исследователями. Некоторые результаты были обобщены в виде уравнения:
Тех=24 + 0,32Тin, где Тех — температура выдыхаемого газа, °С; Тin — температура вдыхаемого газа, °С. Это прогнозирующее уравнение правомерно для условий, когда абсолютное давление окружающей среды находится в пределах 1—31 кгс/см2 и вдыхаемый газ сухой.
Расчет респираторных теплопотерь связан с величиной газообмена, плотностью и удельной теплоемкостью газа, различием температур вдыхаемого и выдыхаемого газа, а также разницей между произведением величины содержания воды во вдыхаемом и выдыхаемом газе на значение скрытой теплоты парообразования. Поскольку эффект испарения невелик, им можно пренебречь. И тогда можно использовать следующее уравнение:
РНL=VЕ*рСр(Тт-Тех), где PHL — респираторная теплопотеря, ккал/мин; Ve — минутный объем вентиляции легких, л/мин (BPTS); р — плотность газа, г/л; Ср —удельная теплоемкость газа, ккал/(г•°С). Чтобы перевести полученное значение килокалорий в ватты, следует умножить его на 69,733.
Для того чтобы рассчитать плотность и удельную теплоемкость дыхательной газовой смеси, вначале следует установить се компоненты, затем пропорциональный эффект каждого компонента (гелия, кислорода и др.) путем умножения показателя удельной теплоемкости и значения плотности каждого компонента на его молярную долю в смеси.
Удельная теплоемкость газа, с ростом давления изменяется незначительно, в то время как плотность меняется в прямой зависимости от величины давления и абсолютной температуры.
Графики представлены только для минутного объема вентиляции легких (VE), составляющего 10 л/мин — характерного для человека, находящегося в состоянии покоя. Если VE будет равен 20 л/мин, то величина респираторных теплопотерь удвоится по сравнению с показанной на рис. 79. Установлено, что по графику можно также определить, будет ли происходить накопление тепла респираторным путем, если дыхательную газовую смесь нагреть свыше 37 °С.
Такая возможность имеет большое значение в связи с тем, что респираторный подвод тепла может быть использован для согревания замерзшего водолаза.
Так как человек, находящийся в состоянии покоя, продуцирует тепло интенсивностью около 100 Вт, то при абсолютном давлении 30 кгс/см2 водолаз, дышащий газом температуры 4°С, будет терять через дыхательный тракт все метаболическое тепло независимо от мер, принятых для защиты поверхности его тела.
И более того, поскольку минутный объем дыхания возрастает прямо пропорционально увеличению метаболизма (потребление кислорода), то физические упражнения для согревания не будут эффективными, так как теплопотеря будет оставаться равной теплопродукции.
