Энергия основного обмена расходуется на поддержание основных жизненных функций: дыхания, работы сердца, почек и т. д. Для взрослого человека величина основного обмена в среднем составляет примерно 24 ккал на 1 кг веса.
Теплопродукция увеличивается при приеме пищи — вследствие повышенной деятельности пищеварительных органов. При обычной смешанной диете с нормальным соотношением белков, жиров и углеводов обмен энергии после приема пищи повышается в среднем на 150–200 ккал, что составляет примерно 10–15 % основною обмена.
Повышение теплопродукции происходит в основном при физической работе и в значительно меньшей степени — при умственной. Количество тепла, выделяющееся при этом, зависит от вида деятельности, интенсивности и продолжительности работы
В различных органах тела образуется неодинаковое количество тепла. Главный регулятор теплопродукции мышцы. При интенсивной физической нагрузке они поставляют до 90 % тепла. В нормальных условиях на долю мышц приходится 65–70 % теплопродукции Второй по значимости источник теплопродукции — печень и пищеварительный тракт, они дают 20–30 % тепла.
Производство тепла при физической работе предельной мощности достигает 4000 килоджоулей в час, что превышает теплопродукцию при работе умеренной мощности примерно в 10 раз. Резкое повышение температуры тела наблюдается в момент отказа от дальнейшего продолжения физической деятельности, выполняемой на пределе функциональных возможностей человека.
Кроме тепла, образующегося в самом организме, человек в жаркие дни получает тепло от окружающей среды. Так, при температуре внешней среды ниже 15° теплообразование значительно усиливается, а свыше 30° — уменьшается. Однако при значительном повышении температуры окружающей среды — более 37° — отмечается нарушение теплообмена и температура тела повышается вновь. При снижении температуры воздуха нередко возникает холодовая дрожь — непроизвольное сокращение скелетных мышц. Эта реакция организма носит защитный характер — она усиливает теплообразование в мышцах и тем самым поддерживает нормальную температуру тела.
Таким образом, количество тепла в организме слагается из тепла, образующегося за счет обменных процессов, и тепла, поступающего из внешней среды.
Наряду с образованием тепла в организме постоянно происходит его расход — теплоотдача. В противном случае человек погиб-бы от перегревания. Расчеты показывают: если по каким-либо причинам у человека теплоотдача прекратится, то температура его тела каждый час будет повышаться на 2,5° и к концу суток поднимется выше 6°. А ведь это температура свертывания белковых частей тканей.
При интенсивной мышечной работе перегревание организма, казалось бы, должно наступить еще быстрее. При умеренной работе производство тепла, например, возрастает в 2–3 раза, а при напряженных физических упражнениях, когда в работу вовлекаются многие группы мышц (гребля, лыжи бег, велосипед, борьба) — в 10–20 раз. За 10 мин подобной работы температура тела могла бы повыситься до 42°. Однако этого не происходит, поскольку наряду с усилением образования тепла увеличивается и его отдача.
Тепло из организма человека поступает в окружающую среду в основном через кожу, а также посредством дыхания. Отдача тепла происходит по физическим закономерностям следующими путями: излучением тепла нагретой поверхностью тела; проведением тепла путем нагревания более холодного воздуха и соприкасающихся с телом предметов; отдачей тепла путем испарения воды с поверхности кожи и легких.
Теплопроведение и теплоизлучение в покое составляют около 70–80 % всей теплоотдачи. Теплоизлучение — это свойство нагретой до определенной температуры поверхности излучать тепло в виде лучистой энергии (инфракрасных лучей).
Теплопроведение представляет собой непосредственную отдачу тепла кожи прилегающим к ней предметам или частицам воздуха (воды). Проведение облегчается конвекцией, то есть сменой нагретых частиц воздуха (или воды) другими, более холодными. Конвекция усиливается при наличии ветра, увеличении скорости течения воды, — при беге, плавании. Однако конвекция охлаждает тело лишь в тех случаях, когда внешняя температура ниже температуры тела человека. Так, горячий ветер пустыни не охлаждает, а, наоборот, надевает тело. Наличие одежды также изменяет интенсивность конвекции. Костюм аквалангиста, например, предохраняет его от переохлаждения при длительном плавании в холодной воде.