IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ОДЕЖДА – ДЛЯ ТЕПЛА И КОМФОРТА В ЭТОМ МИРЕ НАДЕЖДА
Ахмедов Р.Н.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение.

Жизнь человека в современном мире очень плотно зависит от многих показателей. Образ жизни, условия экологии, пищевой рацион оказывают огромное влияние на человека. Одним из важных составляющих комфортности жизни является тепловой показатель.

Тепло –это необходимое условие для жизни. Одним из важных условий сохранения тепла являются климатические условия, где проживает человек, система теплоснабжения жилищ, качество одежды.

В системе показателей качества одежды важнейшие значения имеют гигиенические показатели, определяющие микроклимат у поверхности тела человека, тепло и газообмен его с окружающей средой.

Оптимальный микроклимат под одеждой обеспечивает нормальное функциональное состояние человека, хорошее его самочувствие и как следствие этого сохранение высокой работоспособности, рост производительности труда, эффективность жизнедеятельности человека в целом.

Проблема заключается в соответствии одежды условиям ее эксплуатации в системе человек – одежда – среда.

Актуальность работы объясняется тем, что значимость гигиенических показателей оценки одежды непрерывно возрастает и становится все более важным критерием приобретения и потребления населением, как готовой одежды, так и материалов для нее.

Новизна исследования состоит в том, чтобы на примере температурных измерений, тепловых расчетов, найти оптимальный вариант использования различных видов одежды.

Цель исследования – изучить особенности физических процессов, протекающих внутри нашего организма, проанализировать тепловые расчеты одежды, исследовать комфортность различных видов одежды.

Для выполнения этой цели решаются следующие задачи:

1. Изучить теоретическую основу понятия теплопроводности, теплоотдачи, теплорегулирования.

2. Экспериментально определить какая одежда сохраняет тепло тела, т.е. обладает наименьшим дефицитом тепла.

Объект исследования: различные виды одежды.

Предмет исследования: температура тела при носке различной одежды.

Методы исследования: измерения, наблюдения, сравнительный анализ.

Теоретическая значимость работы заключается в анализе литературы по данной проблеме.

Практическая значимость обусловлена тем, что полученные результаты исследования дадут представление о влиянии одежды на тепловой баланс человеческого организма и окружающей среды.

Гипотеза исследования заключается в том, что одежда оказывает воздействие на организм человека, а значит, влияет на его здоровье.

Ожидаемый результат: использование результатов работы в области влияния одежды на организм человека улучшит здоровье человека.

Анализ литературы по проблеме исследования. Для подготовки работы мною была изучена литература по проблеме исследования.

В статье А.В. Бялко «Тепло твоих рук» рассуждается о теплопроводности различных веществ, теплообмене между телами разной температуры. Автор выводит математическую зависимость теплопередачи, анализирует, как теплопередача зависит от времени контакта, приводит тепловые свойства веществ, размышляет о воздействии веществ на кожу человека.

В книге П. А. Колесникова «Теплозащитные свойства одежды» представлен обобщенный материал по физиолого-гигиеническим требованиям к теплозащитной одежде для различных условий труда и климата. Приведены результаты исследования и методы экспериментальной оценки теплозащитных свойств материалов и пакета одежды. Рассмотрены наиболее рациональные конструкции пакетов теплозащитной одежды. Изложены основы теории приближенного теплового расчета одежды.

Р.Г.Рахимов, И.А. Дмитричева. в книге "Гигиена одежды. Лабораторно-практические работы. Методические указания"приводят общие гигиенические требования к одежде, рассматривают свойства материалов, влияющие на физико-гигиенические показатели одежды, основные принципы проектирования изделий для защиты от холода и теплового воздействия, а также спецодежды, описывают методы физиолого-гигиенической оценки изделий.

Книга А.П. Рыженкова «Физика. Человек .Окружающий мир.» является приложением к базовым учебникам физики для 9 класса. В ней рассматриваются некоторые механические, световые и электромагнитные явления в окружающей среде и влияние на них человеческой деятельности.

В статье В.С. Эдельмана «Эта простая теплоёмкость» рассуждается о зависимости теплопроводности вещества от различных видов движения молекул.

Описание понятийного аппарата.

Органы чувств — специализированная периферическая анатомо-физиологическая система, обеспечивающая, благодаря своим рецепторам, получение и первичный анализ информации из окружающего мира и от других органов самого организма, то есть из внешней среды и внутренней среды организма.

Дистанционные органы чувств воспринимают раздражения на расстоянии (например, органы зрения, слуха, обоняния); другие органы (вкусовые и осязания) — лишь при непосредственном контакте. Одни органы чувств могут в определенной степени дополнять другие. Например, развитое обоняние или осязание может в некоторой степени компенсировать слабо развитое зрение(глаза), обоняние (нос)

Кожа— наружный покров тела Кожа защищает тело от широкого спектра внешних воздействий, участвует вдыхании, терморегуляции, обменных и многих других процессах. Кроме того, кожа представляет массивное рецептивное поле различных видов поверхностной чувствительности (боли, давления, температуры и т. д.).

Организм человека- это саморегулирующая система, физиологический механизм которой с целью поддержания постоянной температуры тела направлен на обеспечение соответствия количества образованного тепла (теплопродукция) количеству тепла, отданного во внешнюю среду (теплоотдача)

Основной обмен - количество энергии, расходуемое организмом человека при полном мышечном покое, до приема пищи при температуре внешней среды, соответствующей минимальной активности механизма терморегуляции. Основной обмен, вычисляемый в калориях на единицу веса или единицу поверхности тела, зависит от функционального состояния организма, от пола, возраста, веса.

Терморегуляция – это физиологическая функция, обеспечивающая поддержание постоянства температуры внутренней среды организма посредством регулирования интенсивности его теплообмена с внешней средой в постоянно меняющихся условиях.

Теплоотдача – процесс отдачи тепла организмом человека.

Теплоотдача радиацией – это передача тепла в форме лучистой энергии с поверхности тела человека на окружающие поверхности, имеющее более низкую температуру, или в окружающее пространство.

Толерантность – способность (выносливость) переносить воздействия высоких и низких температур без вреда для организма.

Основная часть. Основы жизнедеятельности человека.

Приближенные тепловые расчеты одежды.

1. История появления одежды. Принципы ее использования. Одежда и обувь появились в результате деятельности человека в районах с суровыми климатическими условиями.

В результате археологических исследований было установлено, что возникновение одежды, а затем и обуви относится к очень отдаленным временам человеческой истории. В качестве первой одежды использовались накидки (плащи) из шкур животных, листьев и коры деревьев. Найденные костяные иглы свидетельствуют о появлении сшитой одежды из звериных шкур в период древнего палеолита. В эпоху неолита человек овладел искусством прядения, плетения и ткачества из волокон дикорастущих деревьев, а затем при переходе к земледелию и скотоводству из культурных растений льна, конопли, хлопка и шерсти животных.

Начало научного исследования одежды и материалов для их изготовления относится к концу XIX века. На протяжении многих столетий приоритеты отдавали шерсти, хлопку, шелку, приписывая им благотворное влияние на здоровье человека. Так, в 80-х годах прошлого столетия особенно упорно пропагандировалась «теория» немецкого профессора В. Егера: одежда из шерсти, начиная от белья и заканчивая верхней одеждой. При этом автор гарантировал своим последователям хорошее здоровье и долголетие.

Другие ученые считали льняную одежду более рациональной в использовании, ссылаясь на крепкое здоровье и долголетие сельского населения, которое в те времена носило самотканую одежду изо льна.

Если раньше большое значение придавали исходному материалу – скрою (шерсти, хлопку и др.), то позднее было сформулировано научное положение о том, что гигиеническая характеристика материала одежды в целом определяется в большей степени структурой ткани. Известно, что из хлопка можно изготовить тончайшую ткань типа батиста и очень толстую байку, плотную и воздухоупорную палаточную ткань и очень рыхлые трикотажные полотна. Поэтому все основные свойства тканей одежды: масса, толщина, воздухопроницаемость, теплоизоляция могут изменяться в широком диапазоне в зависимости от способа и технологии их приготовления, т.е. в зависимости от толщины и степени скручивания нитей, характера их переплетения, плотности ткани и др.

Такое положение объясняется тем, что текстильные материалы не являются однородным материалом и могут представлять собой многообразную и сложную структуру, состоящую из исходного материала и воздуха. Количество последнего может колебаться в больших пределах. Например, в плотных и гладких тканях воздуха содержится до 50%, в трикотажных полотнах – до 90–95%, а в ватине и в вате – до 98–99%. В зависимости от количества содержания воздуха существенно изменяются важнейшие свойства материала и, прежде всего, их теплозащитная способность, воздухопроницаемость, водоупорность и др.

Основываясь на результатах многочисленных исследований, особое внимание уделяется защите одежды от увлажнения, являющегося причиной увеличения теплопроводности материалов и повышения тепловых потерь человека. Существуют три принципа построения одежды.

1. Теплозащитные свойства одежды рассчитывают исходя из энергозатрат человека, находящегося в покое. В случае усиления физической активности охлаждение организма должно происходить за счет проветривания пододежного пространства.

2. Теплозащитные свойства одежды недостаточны для человека, находящегося в покое, но при этом он имеет возможность поддерживать тепловое равновесие путем усиления физической деятельности.

3. Теплозащитные свойства одежды изменяются в зависимости от вида деятельности и метеорологических условий за счет сокращения или увеличения слоев одежды.

2. Теплообмен организма человека с внешней средой и его физиологические особенности.

Одна из важнейших функций одежды – обеспечение теплового комфорта, который является условием нормальной жизнедеятельности человека, выражающейся в хорошем его самочувствии и высокой работоспособности. Необходимое условие сохранения длительного комфорта – поддержание теплового баланса, который достигается, в частности, путем терморегуляции организма и применения требуемой одежды.

2.1. Терморегуляция человека. Особенностью организма человека является поддержание, вне зависимости от условий среды, постоянства температуры внутренних органов тела и сохранение средней поверхностной температуры. Это обусловлено деятельностью центральной нервной системы и носит название терморегуляции. Организм человека - саморегулируемая система, в которой при нормальных условиях количество образованного тепла равно количеству тепла, отданного во внешнюю окружающую среду.

Q пол.= Qотд.

 

При увеличении выделения тепла в организме или при перегревании тела вследствие поступления тепла извне механизм терморегуляции способствует увеличению теплоотдачи. При охлаждении организма механизм терморегуляции вызывает уменьшение теплоотдачи и увеличение выделения тепла в организме.

Терморегуляцию, обеспечивающую увеличение теплообразования в организме в ответ на его охлаждение, принято называть химической, а терморегуляцию, направленную на уменьшение или увеличение теплоотдачи в окружающую среду – физической.

Химическая терморегуляция под действием охлаждающего фактора осуществляется преимущественно путем повышения мышечного тонуса и дрожи, которые приводят к дополнительному образованию тепла в организме.

Физическая терморегуляция осуществляется путём расширения и сужения кровеносных сосудов в коже. В первом случае происходит увеличение теплоотдачи за счёт повышения теплопроводности тканей организма, температуры кожи и температуры, испарения влаги, во втором снижение теплоотдачи - за счет уменьшения теплопроводности тканей и температуры.

В наибольшей степени физическая терморегуляция выражена в области кистей и стоп, в меньшей – в области головы. Терморегуляция в этих участках уменьшается соответственно на 40% и 7%.

2.2. Теплопродукция человека. Процессы жизнедеятельности человека сопровождаются непрерывным теплообразованием в его организме и отдачей образованного тепла в окружающую среду.

Тепловое состояние человека в значительной мере зависит от количества, вырабатываемого им тепла – теплопродукции.

Теплопродукция и теплоотдача обусловлены деятельностью центральной нервной системы, регулирующей обмен веществ, кровообращение, потоотделение, деятельность скелетных мышц.

Внутренняя температура тела постоянна благодаря регулированию интенсивности теплопродукции и теплоотдачи в зависимости от температуры внешней среды. Температура у здорового человека равна 36,5–36,9 оС и колеблется в течение суток в пределах 0,5–0,7 оС.

Температура кожи человека при воздействии внешних условий изменяется в относительно широких пределах. Потеря тепла органами зависит в большой степени от их месторасположения: поверхностно расположенные органы, например, кожа, скелетные мышцы, отдают больше тепла и охлаждаются сильнее, чем внутренние органы, более защищенные от охлаждения.

Интенсивность образования тепла в процессе жизнедеятельности человека зависит от возраста, пола, температуры окружающей среды, питания, интенсивности мышечной деятельности.

Процессы превращения энергии в организме очень сложны. Часть энергии, образующейся в организме, превращается в механическую энергию N, которая затем расходуется на выполнение внешней работы. Основная же часть энергии переходит в тепловую Qтп.

Таким образом, энергия, выделяемая в организме человека в виде тепла (теплопродукция) и расходуемая на поддержание постоянного уровня температуры тела, составляет при физической работе только часть общих энерготрат Qэт.

Одной из характеристик является основной обмен. Величина основного обмена, у здорового человека колеблется в зависимости от возраста и пола. В таблице 1 (Приложение 1) приведены нормативные величины основного обмена на единицу поверхности тела человека. Таким образом, для определения теплопродукции человека необходимо знать его общие энергозатраты Qэт, термический коэффициент полезного действия k и основной обмен Qo.

Данные о теплообразовании необходимы для расчета теплопотерь организма, которые в свою очередь служат основой для расчета термического сопротивления одежды. Благодаря термическому сопротивлению одежды обеспечивается нормальный тепловой баланс организма.

По физиолого-гигиеническим данным, величина энергозатрат: при умственной работе составляет 105–128 Вт., при работе в промышленности и на транспорте 174–436 Вт, на сельскохозяйственных работах 225– 407 Вт, во время передвижения на транспортных средствах стоя 99– 134 Вт, при ходьбе с малыми и средними скоростями соответственно 163–233 и 233–349 Вт, во время сна и отдыха (лѐжа) 76–90 Вт, во время бодрствования 99–134 Вт.

2.3. Виды теплоотдачи.Процессы жизнедеятельности человека сопровождаются как непрерывным теплообразованием, так и отдачей тепла в окружающую среду. Теплоотдача происходит преимущественно через кожу (83%) и отчасти через слизистые оболочки. Регулируется она путём изменения циркуляции крови и за счёт повышения или ослабления потоотделения. Сужение сосудов способствует сохранению вырабатываемого тепла (до 70%), а расширение создаёт условия для его потери (почти на 90%).

Процесс отдачи тепла организмом человека осуществляется в основном теплопроводностью, конвекцией, излучением, дыханием, испарением.

Теплопроводность.Теплопроводностью (кондукцией) осуществляется теплопередача от поверхности тела человека к соприкасающимся с ним твердым предметам или материалам внешней среды.

Перенос тепла в этом случае происходит по Закону Фурье:

Qконд.= K*F (t1- t2), [ккал/ч],где

Qконд. – отдача тепла кондукцией; F– поверхность соприкосновения человека с предметом,м2;t1– температура поверхности тела,0С;t2– температура поверхности тела соприкосновения,0С;K– коэффициент теплопередачи, равный.

K = 1/(Σ[δ/α]ТК + Σ[δ/α]возд.), [ккал/м2 *ч*град],где α– коэффициент теплопроводности,ккал/м*ч*град;δ– толщина пакета одежды, м.

Теплопередача кондукцией через воздух составляет очень незначительную величину, так как коэффициент теплопроводности неподвижно воздуха равен 0,00083 ккал/см*сек*ч*град.

Конвекция. Конвекцией осуществляется передача тепла с поверхности тела или одежды человека движущемуся около него воздуху. В общем балансе теплопотерь теплопередача конвекцией составляет значительную долю (свыше 25-30%).

Для расчетов теплоотдачи конвекцией можно использовать уравнение Н.К.Витте, основанное на учете охлаждение кататермометра и установленных при этом эмпирических постоянных величин:

Q1 = 0,10 (0,5 + √v) • S • (tВ - tП)для v ≤ 0,6 м/сек

Q2 = 0,12 (0,273 + √v) • S • (tВ - tП) для v>0,6 м/сек

Q1, Q2 – теплоотдача конвекцией; v– скорость движения воздуха, м/сек;

S– площадь поверхности тела человека, участвующая в теплообмене, м2;

tв – температура воздуха, ºС;tп– температура (средняя) поверхности кожи, ºС.

Радиация (излучение).Количество тепла, отдаваемого излучением, зависит от температуры поверхности тела (одежды), температуры окружающих тело стен и поверхностей, их способности излучать тепло, величины площади тела и окружающих поверхностей, расстояния и взаимного расположения тела и окружающих его поверхностей. Теплоотдача излучением в состоянии покоя человека составляет 43-50% всей потери тепла. Излучение человеческого тела характеризуется длиной волны от 5 до 40 мк с максимальной длиной волны (от 5 до 40 мк) в 9 мк, а кожа человека поглощает инфракрасные лучи как абсолютно черное тело. Количество тепла, излученного единицей поверхности тела в единицу времени, определяется по закону Стефана-Больцмана, справедливого только для абсолютно черного и серого тел:

Qрад = C • S • [(273-tn/100)4 - (273+tо/100)4] [ккал/ч]

С– коэффициент взаимной радиации, ккал/м2 • ч • град;

Sплощадь излучающей поверхности тела человека, м2;

tn – температура поверхности тела и одежды, 0С;

to –температура окружающих поверхностей, 0С.

Этот закон показывает, что интенсивность излучения резко возрастает с повышением температуры поверхности тела.

В помещении теплоотдачу радиацией определяют по формуле Н.Витте:

QР = 0,093 • S • (tСТ - tТ) [ккал/мин]

Qр – теплоотдача радиацией, ккал/мин;

S– площадь излучающей поверхности тела человека, м2;

tст – температура стен;

tт – средневзвешенная температура тела.

В теплообмене человека конвекцией и радиацией принимает участие в среднем 75% всей поверхности тела.

Испарение с поверхности тела человека. При испарении пота у организма человека отнимается тепло, являющееся скрытой теплотой парообразования. Процесс теплоотдачи испарением с поверхности кожи и легких человека в условиях комфорта составляет 23-29% всей теплоотдачи.

Количество тепла, отдаваемого с поверхности тела испарением, определяется уравнением:

Qn = λB* W * S (Pн – Pо), [ккал/ч]

S– часть площади поверхности тела, покрытая потом, м2;

W – коэффициент увлажнения кожи ≈ 0,2-1;

Pн – парциальное давление водяного пара в насыщенном воздухе над кожей, мм рт.ст.;

Pо – парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, мм рт. ст.;

λB – коэффициент перехода тепла во внешнюю среду при испарении пота (ккал/м2 • ч • мм),

- для одетого человека λB = 1,25К, где К – коэффициент теплопередачи,

- для неодетого λB = 10,45 + 8,7v, где v – скорость воздуха.

Как видно из уравнения, количество испаряющегося пота зависит от скорости движения воздуха, величины поверхности тела, покрытой потом, и от разности парциальных давлений (Pн – Pо); которая меняется в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха. Интенсивность выделения водяных паров с поверхности кожи человека резко возрастает и при интенсивной мышечной деятельности человека.

При приближенных расчетах считают, что количество тепла, отдаваемого с поверхности кожи испарением, в основном зависит от количества испаренной влаги и от температуры кожи.

Теплоотдача в процессе дыхания: нагревание воздуха и испарение влаги. Количество тепла, отдаваемого телом человека на нагревание воздуха в легких, зависит от количества прошедшего воздуха и его температуры при входе и выходе. А количество тепла, отдаваемого на испарение влаги, зависит от количества воздуха, прошедшего через легкие при дыхании и от содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

Оно определяется по формуле: Q = 0,001 mp

р – удельная теплота испарения воды, ккал/ч;

m – количество влаги, испаренной в легких за 1ч, ккал/ч; определяемое разностью содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

Как видно из приведённых данных, излучение занимает первое место среди других видов теплоотдачи. Поэтому при проектировании теплозащитной одежды и выборе материалов для неё необходимо стремиться к тому, чтобы она по возможности была непроницаема для излучения. С этой точки зрения представляют интерес материалы, поверхность которых металлизирована.

Указанное распределение теплоотдачи значительно меняется при выполнении различных видов физической работы, что учитывают при создании одежды.

3. Приближенные тепловые расчеты одежды.

Основное назначение одежды – это защита организма человека от неблагоприятных воздействий внешней среды (ветер, туман, дождь и др.) и обеспечение теплового комфорта, который является условием нормальной жизнедеятельности человека. За критерий комфорта принята средняя температура кожи. Необходимое условие сохранения длительного теплового комфорта – поддержание теплового баланса, который достигается путем терморегуляции организма и применения требуемой для данных условий одежды с искусственно регулируемым микроклиматом пододежного воздуха, характеризующегося температурой и влажностью. Основной же показатель теплового комфорта человека – это средневзвешенная температура поверхности тела (кожи), которая приблизительно одинакова для всех видов деятельности человека (≈330С – для кожи, покрытой одеждой). При этом учитывается, что пододежное пространство систематически вентилируется в связи с выделением кожи человека испарений влаги и углекислоты, которые должны удаляться.

Существуют аналитические методы теплового расчета одежды.

В процессе постоянного обмена веществ в организме человека в результате распада сложных химических соединений освобождается энергия. Она превращается в тепловую, электрическую и механическую энергии и обеспечивает протекание всех форм деятельности организма. Исходя из І и ІІ-го законов термодинамики энергетический баланс организма человека может быть описан уравнением, в котором учитываются процессы не только отдачи тепла, но и потери при совершении работы:

M + J = Qрад.+ Qконв.+ Qисп.+ Qдых.+ Z,где

M– энергия, вырабатываемая в организме человека (теплопродукция),ккал/час;

Z– тепло, которое расходуется на механическую работу;

Qрад.– потери тепла радиацией (излучение),ккал/ч;

Qконв.– потеря тепла теплопроводностью и конвекцией;

Qисп.– потеря тепла испарением влаги с кожи и верхних дыхательных путей, ккал/ч;

Qдых.– потеря тепла на нагрев вдыхаемого воздуха, ккал/ч;

J– адсорбция тепла радиацией, ккал/ч.

Учитывая І-ый закон термодинамики, т.е. закон сохранения энергии, тепловой баланс тела человека выражается уравнением: M = Q + Q׀+ L + E + A,где

М– теплопродукция, ккал/ч; Q– теплоотдача через кожу, покрытую одеждой;

Q׀– теплоотдача через кожу, не покрытую одеждой;

Е– теплоотдача через дыхательные пути;

L– потеря тепла на механическую работу;

А– накопление энергии в виде теплоты в организме (внутри).

Если пренебречь некоторыми параметрами, то получаем, что полное количество тепла, которое проходит сквозь одежду: Q = М (1 - х - у),где х≈0,20, у≈0,24 при длительной работе, следовательно, Q=0,56М

Для проектирования одежды важным еще является то, что человек может испытывать комфортные ощущение и при некотором нарушении теплового равновесия. Это результат существования "резерва" тепла организма человека, который используется им в случае охлаждения (1272 - 2448 ккал) и находится во внешних слоях тканей организма, на глубине 2-3 см от кожи. Величина его зависит от веса человека и температуры тела:

D = CP (0,7tТ+ 0,3tК)

D– дефицит тепла в организме, ккал;

C– удельная теплоемкость тела человека, равная в среднем 0,83 ккал/кг*град;

P– вес тала человека,кг;

tт– температура тела в ºС;tк – температура кожи в ºС.

4. Исследование качества сохранения тепла различных материалов.

Оборудование: Одежда из разных материалов, термометр.

Ход работы:

1.Измерим температуры тела и кожи до и после ношения одежды. (Приложение 2)

2.Рассчитаем дефицит тепла в организме при использовании одежды из разного материала. (Приложение 3)

Для работы используем формулу:

D = CP (0,7tТ+ 0,3tК);C = 0,83 ккал/кг•град;P = 50кг;

tт – температура тела в 0С; tк – температура кожи в 0С.

Вывод: Мы видим, что дефицит тепла меньше всего при ношении синтетической куртки. Это значит, что синтетическая шуба лучше всего сохраняет тепло человеческого тела, следовательно, позволит чувствовать комфорт при негативных воздействиях температур внешней окружающей среды.С другой стороны, хлопчатобумажная куртка имеет наибольший коэффициент потери тепла. Это позволяет носить ее в жаркий период, так как потоотделение сохраняет тепловой баланс, т.е. помогает избежать перегрева. Приведенный тепловой расчет одежды относится только к установившемуся тепловому режиму организма и стационарным внешним воздействиям, что исключает период адаптации к длительной работе.

Следует отметить, что люди по-разному переносят накопление тепла в организме. Люди, обладающие высокой толерантностью, в состоянии переносить накопление тепла в организме в количестве 272 103 – 356 103 дж/м2 поверхности тела или 490 103 – 640 103 Дж на весь организм.

Люди, обладающие средней толерантностью, могут переносить накопление тепла не более 322 103 дж/м2 или 558 103 дж на весь организм, а люди с минимальной толерантностью – не более 230 103 дж/м2 или 414 103 дж на весь организм.

Время, в течение которого данный человек может находиться в условиях жаркой среды, называется толерантным. Оно может быть рассчитано по скорости и предельно переносимой величине накопления тепла в организме.

Заключение.

Целью данной исследовательской работы было изучить особенности физических процессов, протекающих внутри нашего организма, проанализировать тепловые расчеты одежды, исследовать комфортность различных видов одежды.

Для достижения цели нами были решены поставленные задачи. Мы изучили литературу по данной тематике, провели анализ дефицита тепла при носке различной одежды.

Результаты нашего исследования показали, что синтетическая шуба имеет наименьший дефицит потери тепла, а значит, лучше всего сохраняет тепло тела человека. Хлопчатобумажная куртка меньше сохраняет тепло, зато помогает избежать перегрева в жаркую погоду. Убедиться в этом нам помогли законы теплопередачи и термодинамики.

Полученные выводы подтверждают нашу гипотезу.

Список используемой литературы

1. А.В. Бялко «Тепло твоих рук» научно-популярный журнал «Квант» 1999.

2. П.А.Колесников. "Теплозащитные свойства одежды". Издательство "Легкая индустрия". Москва, 1965.

3. Р.Г.Рахимов, И.А.Дмитричева. "Гигиена одежды. Лабораторно-практические работы. Методические указания". Киев, 1980.

4. А.П.Рыженков «Физика. Человек .Окружающий мир.» Москва «Просвещение» 1998.

5. В.С.Эдельман «Эта простая теплоёмкость» научно-популярный журнал «Квант» 1995.

Приложение 1.

Таблица 1. Основной обмен Qо, Вт/м2

Возраст, годы

Мужчины

Женщины

3

69,9

63,4

5

65,5

61,6

8

58,3

56,3

10

54,2

51,5

12

50,9

47,2

15

48,6

42,8

20

44,7

39,9

25

43,1

39,5

30

42,3

39,7

35

41,4

39,0

40

41,3

37,9

50

39,3

37,1

60

38,5

36,4

70

37,7

35,7

Приложение 2

Измерение температуры тела и кожи до и после ношения одежды.

Название одежды

tºC до ношения одежды

tºCпосле ношения одежды спустя 10 минут

24.02.

2017

26.02.

2017

02.03.

2017

03.03.

2017

06.03.

2017

24.02.

2017

26.02.

2017

02.03.

2017

03.03.

2017

06.03.

2017

Синтетическая шуба

36.3

36.2

36.3

36.4

36.5

36.3

36.2

36.3

36.4

36.6

Синтетическая куртка

36.3

36.2

36.3

36.4

36.5

36.5

36.6

36.5

36.6

36.7

Синтетическая олимпийка

36.3

36.2

36.3

36.4

36.5

36.4

36.4

36 4

36.5

36.8

Хлопчатобумажная водолазка

36.3

36.2

36.3

36.4

36.5

36.5

36.5

36.5

36.6

36.6

Хлопчатобумажная

куртка

36.3

36.2

36.3

36.4

36.5

36.5

36.5

36.5

36.7

36.7

Приложение 3.

Расчет дефицита тепла в организме при использовании одежды из разного материала.

 

Дефицит тепла в организме, ккал, D

Название одежды

24.02.

2017

26.02.

2017

02.03.

2017

03.03.

2017

06.03.

2017

Синтетическая шуба

1506,45

1502,3

1506,45

1510,6

1515,995

Синтетическая куртка

1508,94

1507,28

1506,45

1513,09

1517,24

Синтетическая олимпийка

1507,695

1504,79

1507,695

1511,845

1518,485

Хлопчатобумажная водолазка

1508,94

1506,035

1508,94

1513,09

1515,995

Хлопчатобумажная

куртка

1508,94

1506,035

1508,94

1514,335

1517,24

Для синтетической шубы

D1 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,3) = 41,5*(25,41+10,89) = 41,5*36,3=1506,45ккал

D2 = 41,5 (0,7*36,2+ 0,3*36,2) = 41,5*(25,34+10,86) = 41,5*36,2=1502,3 ккал

D3 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,5) = 41,5*(25,41+10,95) = 41,5*36,36=1508,94ккал

D4 = 41,5 (0,7*36,4+ 0,3*36,4) = 41,5*(25,48+10,92) = 41,5*36,4=1510,6 ккал

D5 = 41,5 (0,7*36,5+ 0,3*36,6) = 41,5*(25,55+10,98) = 41,5*36,53=1515,995 ккал

Dср. = = = = 1508,857 ккал

Для синтетической куртки

D1 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,5) = 41,5*(25,41+10,95) = 41,5*36,36=1508,94 ккал

D2 = 41,5 (0,7*36,2+ 0,3*36,6) = 41,5*(25,34+10,98) = 41,5*36,32=1507,28ккал

D3 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,3) = 41,5*(25,41+10,89) = 41,5*36,3=1506,45 ккал

D4 = 41,5 (0,7*36,4+ 0,3*36,6) = 41,5*(25,48+10,98) = 41,5*36,46=1513,09ккал

D5 = 41,5 (0,7*36,5+ 0,3*36,7) = 41,5*(25,55+11,01) = 41,5*36,56=1517,24ккал

Dср. = = = = 1510,6 ккал

Для синтетической олимпийки

D1 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,4) = 41,5*(25,41+10,92) = 41,5*36,33=1507,695 ккал

D2 = 41,5 (0,7*36,2+ 0,3*36,4) = 41,5*(25,34+10,92) = 41,5*36,26=1504,79 ккал

D3 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,4) = 41,5*(25,41+10,92) = 41,5*36,33=1507,695 ккал

D4 = 41,5 (0,7*36,4+ 0,3*36,5) = 41,5*(25,48+10,95) = 41,5*36,43=1511,845ккал

D5 = 41,5 (0,7*36,5+ 0,3*36,8) = 41,5*(25,55+11,04) =41,5*36,59=1518,485ккал

Dср. = = = = 1510,102 ккал

Для хлопчатобумажной водолазки

D1 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,5) = 41,5*(25,41+10,95) = 41,5*36,36=1508,94 ккал

D2 = 41,5 (0,7*36,2+ 0,3*36,5) = 41,5*(25,34+10,95) = 41,5*36,29=1506,035ккал

D3 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,5) = 41,5*(25,41+10,95) = 41,5*36,36=1508,94ккал

D4 = 41,5 (0,7*36,4+ 0,3*36,6) = 41,5*(25,48+10,98) = 41,5*36,46=1513,09 ккал

D5 = 41,5 (0,7*36,5+ 0,3*36,6) = 41,5*(25,55+10,98) = 41,5*36,53=1515,995 ккал

Dср. = = = = 1510,6 ккал

Для хлопчатобумажной куртки

D1 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,5) = 41,5*(25,41+10,95) = 41,5*36,36=1508,94 ккал

D2 = 41,5 (0,7*36,2+ 0,3*36,5) = 41,5*(25,34+10,95) = 41,5*36,29=1506,035 ккал

D3 = 41,5 (0,7*36,3 + 0,3*36,5) = 41,5*(25,41+10,95) = 41,5*36,36=1508,94 ккал

D4 = 41,5 (0,7*36,4+ 0,3*36,7) = 41,5*(25,48+11,01) = 41,5*36,49=1514,335 ккал

D5 = 41,5 (0,7*36,5+ 0,3*36,7) = 41,5*(25,55+11,01) = 41,5*36,56=1517,24 ккал

Dср. = = = = 1511,098 ккал