低温减压温度调节和控制中采用哪些具体方式,能使温度稳定性达到mK量级呢?
人体维持体温稳定的调节方式有哪些?
人体的温度分为体表温度和深部温度。
人体的皮肤温度属于体表温度,它散热较多较快,容易随着环境温度的变化而发生变化,很不稳定。
通常将机体深部的平均温度称为体温(body temperature)。
正常情况下,人体通过体温调节系统,使体温保持相对稳定。体温的相对稳定是维持内环境稳态的重要因素之一。
一、人的正常体温及其生理变动
(一)人的正常体温
由于人体深部的温度不易测量,所以临床上通常通过测量口腔、腋窝或直肠的温度来代表体温。
直肠温度正常为36.9~37.9℃,较接近机体深部的温度,但测量不太方便。口腔正常温度大约比直肠温度低0.3℃,该测量方法使用方便,临床上最常使用。腋窝温度比口腔温度约低0.4℃,测量时应保持腋窝干燥,并且要求被测量者的上臂紧贴胸廓,减少腋窝处温度的散失,同时测量时间不少于10分钟。
(二)体温的生理性变动
人的体温是相对稳定的,但在生理情况下,体温可随昼夜、年龄、性别等因素有所变化,变化幅度一般不超过1℃。
1、昼夜变化
正常成年人(新生儿除外)体温按昼夜变化呈周期性波动,清晨2~6时体温最低,午后1~6时最高。体温的这种昼夜周期性波动称为昼夜节律(circadian rhythm)或日节律。这种现象被认为与体内的生物钟有关。
2、性别差异
青春期后女子的体温平均比男子高0.3℃,而且基础体温(指基础状态下的体温)随月经周期发生规律性变化。从月经期到排卵日之前体温较低,排卵日最低,排卵后体温立即上升,并且维持在较高水平,直到下次月经期前。排卵后的体温升高可能与孕激素及其代谢产物有关。临床上通过测定女性月经周期中基础体温的变化,有助于了解有无排卵及排卵的日期。
3、年龄差异
体温的高低与体内能量代谢有关,不同年龄人的能量代谢不同,体温也不同。
一般来说,儿童的体温比成年人高;老年人的体温偏低;新生儿尤其是早产儿的体温调节中枢发育还不成熟,调节体温的能力差,易受环境温度变化的影响。
4、肌肉活动与精神活动
肌肉活动和精神活动增强时,能量代谢都会增高,造成体温上升。
二、人体的产热和散热
人体在代谢过程中不断地产生热量,同时又将热量不断地散发到体外。正常体温的维持依赖于这种产热过程与散热过程的动态平衡。
(一)人体的产热 (thermogenesis)
人体的热量来源于各种组织的能量代谢。
在安静状态下,主要的产热器官是内脏器官,其中以肝组织产热量最大,肝血液的温度比主动脉血液的温度约高0.6℃左右,内脏器官的产热量约占全身产热量的56%。
劳动或运动时,骨骼肌是主要产热器官,其产热量可达到人体产热量的90%。骨骼肌产生热量的潜力很大,剧烈运动时,人体产热量可比安静时提高40多倍。战栗是骨骼肌发生的不随意的节律性收缩,基本不做功,但能最大程度地产生热量。
几种组织、器官的产热量比较
器官、组织
产热量(%)
安静状态
劳动或运动
脑
16
1
内脏
56
8
骨骼肌
18
90
其它
10
1
(二)人体的散热 (thermolysis)
人体散热的主要途径有:皮肤、呼吸道、消化道、泌尿道散热等。其中最重要的途径是皮肤散热。
在环境温度为21℃时人体几种散热方式散热量的比较
散热途径
百分数(%)
皮肤辐射、传导、对流
70
皮肤蒸发
27
呼吸
2
排尿、排便
1
1、皮肤散热方式
⑴ 辐射散热
指人体以热射线的形式将体热传给外界较冷物体的散热方式。
在环境温度较低以及人体处于安静状态时,此方式散热量约占人体总散热量的60%。
⑵ 传导散热
指人体将热量直接传给与皮肤接触的较冷物体的散热方式。
⑶ 对流散热
指通过气体来交换热量的一种散热方式。
⑷ 蒸发散热
是机体通过体表水分的蒸发来散失体热的一种方式。
蒸发1g水可使机体散发2.44kJ的热量。
影响蒸发散热的因素主要有环境温度、湿度和风速。高温、高湿度和低风速时,不易蒸发;反之,容易蒸发。
人体蒸发散热分为不感蒸发和发汗两种形式。
1)人即使处于低温环境中,皮肤和呼吸道也不断有水分渗出而被蒸发,称为不感蒸发。它与汗腺分泌无关,不易被人觉察。
2)发汗是指汗腺主动分泌汗液的活动。汗液蒸发时可带走大量的热量。汗液中水分占99%以上,溶质成分中以NaCl为主,还有少量的KCl,尿素、乳酸等,属低渗液体。人体大量出汗时,由于水分的丢失比盐的丢失多,容易发生高渗性脱水。发汗是一种反射活动。人体受到温热环境剌激或在剧烈运动体温升高情况下,反射性引起全身小汗腺分泌汗液的过程称为温热性发汗。其发汗中枢在下丘脑,支配汗腺的交感神经纤维末梢释放递质为乙酰胆碱,引起汗腺分泌。温热性发汗主要参予体温调节。另外,精神紧张或情绪激动时,常出现手掌、足底、前额等局部汗腺的分泌,称为精神性发汗,在体温调节中作用不大。其中枢可能在大脑皮层运动区。
2、散热的调控
人体主要通过皮肤血流量的调节和发汗来调控散热。
当皮肤温度高于环境温度时,主要通过辐射、传导和对流方式散热,散热量大小主要取决于皮肤与外界环境之间的温度差。
在寒冷环境中,交感神经活动增强,皮肤小动脉收缩,血流量减少,皮肤与环境之间的温差减小,散热量下降。
而在炎热环境下,交感神经活动减弱,皮肤小动脉舒张,动静脉吻合支大量开放,血流量增加,皮肤温度升高,散热量增多。
当环境温度高于皮肤温度时,辐射、传导和对流方式散热效果甚微,主要依靠发汗散热来调节体温。在一定范围内,发汗量随着气温的升高而增多。
三、体温调节
维持人体体温的相对稳定,有赖于自主性体温调节和行为性体温调节的共同参与,使人体的产热和散热过程处于动态平衡之中。
自主性体温调节是根据体内外环境温热性剌激信息的变动,在体温调节中枢控制下,通过改变皮肤血流量、汗腺活动、战栗等反应,使人体的产热量和散热量保持平衡,从而维持体温相对稳定的过程。
行为性体温调节是指人通过改变自身的姿势和行为来保暖或增加散热的过程。如在寒冷环境下增加衣服来保温的行为;在炎热环境中减少衣服来增加散热等,它是自主性体温调节的补充。
(一)温度感受器
温度感受器可分为外周温度感受器和中枢温度感受器。
外周温度感受器是分布于皮肤、粘膜和腹腔内脏等处的一些游离神经末梢。它们能够感受外界环境的冷、热变化,将信息传入体温调节中枢。
存在于下丘脑、脑干网状结构、延髓和脊髓等部位的对温度敏感的神经元称为中枢温度感受器,在视前区–下丘脑前部(preoptic area/anterior hypothalamus, PO/AH)存在热敏神经元和冷敏神经元,它们能够感受人体深部组织的温度变化,从而参与体温调节。
(二)体温调节中枢
调节体温的基本中枢位于下丘脑。
PO/AH的热敏神经元和冷敏神经元不但能感受人体深部组织温度变化的剌激,而且能对从其它途径传入的温度变化信息进行整合处理。
体温调节中枢的神经元对产热和散热的调控,是通过神经和体液调节来实现的。主要通过下述途径完成:
①通过交感神经系统来调节皮肤血管舒缩反应和汗腺分泌活动,改变人体的散热量;
②由躯体神经来调节骨骼肌的活动,如战栗增强或减弱,改变产热量;
③通过改变激素的分泌(如甲状腺激素和肾上腺髓质激素)来调节人体的代谢率,影响产热量的变化。
(三)调定点学说
该学说认为,调定点数值的设定,取决于温度敏感神经元对某一温度的敏感性。PO/AH的温度敏感神经元对温度的感受有一定的兴奋阈值,正常人一般为37℃左右,这个温度就是体温相对稳定的调定点。正常人体温调节的过程是:当体温高于调定点37℃时,热敏神经元活动增强,增加散热;当温度低于37℃时,冷敏神经元活动增强,增加产热,最终使体温维持在37℃左右的水平
实验室获得低温的途径和方式有哪些,举例说明
1、利用冰在溶解过程中的冷冻混合物(冰盐冷剂)产生低温:碎冰: 0~ -5℃;3份冰+1份食盐:-15~-18℃;3份冰+3份结晶氯化钙(CaCl2•6H2O):-40℃;3、 4份冰+5份结晶氯化钙:-40℃~-50℃;无论用哪一种冷冻混合物,先决条件是须将冰和盐很好地粉碎,而且要混合均匀。用两种冷冻混合物时,须先将CaCl2•6H2O在冰箱中冷却,才能达到上述温度。
2、 用升华过程来产生低温:固态二氧化碳(干冰):-78.9℃;固态二氧化碳+乙醇:-72℃;固态二氧化碳+乙醚、氯仿或丙酮:-77℃。由于固态二氧化碳的导热能力很差,应将它混合在一种适当的液体中使用,譬如丙酮、酒精等。三氯乙烯特别合适,因为固体二氧化碳能漂浮在三氯乙烯面上,因此混合物就不会发泡沫而溢出。但用丙酮做溶剂和干冰混合,干冰溶解快,是比较常用的方法。
3、 利用蒸发过程产生低温:在实际应用中液氮有一定的优点,它是一种无色、无臭、无味的液体,微溶于水,对热电传导不良,稍轻于水,不产生有毒或刺激性气体。同时不燃烧亦不自炸,与钠、钙或镁结合,形成氮化物(Nitrides),最冷点为-196℃。因此采用液氮有很多优点:①、在大气压下沸点较低(-196℃),如果配合适当的调节控制系统可获得在零下37~196℃之间的任意一个温度。②、生产成本低,来源容易。③、安全可靠。其实,上面的方法虽然方便,但耗费颇多,温度不稳定,如常时间保持低温不易。现在一般试验室中常利用低温仪器来制冷。现在市面上有许多实验用低温装置,控制温度可以随意调节。主要有两大类:一种是压缩机原理,我们生活中所用的冰箱,冰柜等就是基于这类原理。缺点是体积大,制冷降温慢,噪音大,制冷最低温度一般在-50℃以上。另一种是元器件的水循环制冷。这类仪器体积小,制冷迅速。制冷温度可以达到-60℃以下,制冷过程中不产生噪音。缺点是用水循环制冷,水量用量大。现在这两种制冷仪器市场上都有,但相比来说,还是第二种用的较方便。
1> 电冰箱或冰柜,好的制冷机零下10度都是可能的;
2> 液氮,可到零下一百度以下,即100 K;
3> 液氦,我实践过1.5 K,利用液氦蒸发冷却的原理,不过使用它一定要注意安全,通风最重要,千万不能让He不可控的挥发;
4> 极低的温度,比如1 mK,理论上使用稀磁制冷技术,没用过。
减压的方式有哪些呢?
我们遇到压力问题时,往往采取了一种消极的应对方式,如:失眠、着急、头痛、烦躁,或者寻求替代性方案。但就是不愿直接解决问题的本身,身边的同学朋友亲人或许还可能因为小事而闹不愉快。
01
提高自己的能力
减压最积极的方式就是要做事情。学习、储备技能,储备到自己有足够的能力,解决不了,是我们对于这方面相应的基础知识或技能不够。暂且放下传统的东西,花点时间,开始提高技能,某一天,机会一来马上能抓住。解决压力最佳途径就是,找到一件你现在能做的,并且对未来有直接作用的事情。
降低预期、降低欲望、减少压力源
02
比如说,给自己定的是今年赚到1000万的目标,这1000万今年达不到,压力很大。那么给自己调整到一个的新预期之后,心情不仅轻松很多,事情或许也能圆满完成。当你心态转变之后,你也许能够发现更好的解决问题的方法。
03
发现身边的精彩
身边常准备一些能惹人发笑的东西,或者主动去发现生活中有趣的事情。
找点抽出一点时间,哪怕是15秒或5分钟,集中精神想想对你来说可亲的人或可贵的事情。我们经常感觉有精神负担是因为无法摆脱不满、委屈和担心等负面情绪,如果多想能让你喜欢的人或事,可以冲淡内心的压抑和痛苦。
放松身心
04
一段时间的课业工作久了,不妨站出来,到楼下散步走上几圈。散步是改善精神抑郁的好方法。如果能每周坚持散步4次,每次30分钟,对消除烦恼,提高睡眠质量大有好处。无论何时何地,感到紧张时,走上五六分钟,都会有明显的效果。
学会摆脱常规,去做一些你不常做的事,去认识新的朋友,到新的环境,尝试从没接触过的新鲜事物,都有助于舒解紧张情绪,减轻压力。
汽温调节的基本方法有哪两种?各有何特点?求答案
汽温调节的具体方法很多,可归结为两大类,即蒸汽侧调节汽温和烟气侧调节汽温。
蒸汽侧调节汽温,是通过改变蒸汽的热焓来实现的,一般通过减温器利用低温工质吸收蒸汽的热量使其降温。改变吸热工质数量,就可达到调节汽温的目的。采用这种调温方式,实质是只能调低而不能调高,为要在规定负荷范围内维持汽温稳定,就要多设置一部分过热器受热面,这部分受热面吸收的热量传递给减温器中的冷却工质,使其温度升高或汽化,这相当于用过热器受热面取代一部分省煤器或蒸发受热面的作用,而过热器受热面的造价要比省煤器或水冷壁高得多,从制造成本考虑,是很不合算的。但这种调节汽温的方式,灵敏度、准确性都比较高,因此,被广泛应用于过热蒸汽温度的调节。
从烟气侧调节蒸汽温度,是改变流过受热面的烟气温度或烟气流量,使传热差、传热系数发生变化来改变受热面的吸热量,达到调节汽温的目的。从烟气侧调节汽温,其调温幅度较大,调节准确性较差,一般多用于再热蒸汽温度的调节。