Молекулярная физика. 
Температура. Ее значение для человека

Во время понижения температуры окружающей среды ниже 40−450С мы вынуждены останавливать все машины, кроме машин непрерывного цикла. Дело в том, что при существенном понижении температуры пластическое движение дефектов кристаллической решетки также затрудняется и появляется реальная опасность накопления критических напряжений в теле металла, приводящая к появлению и росту магистральных трещин, что приводит к разрушению материала.

5. Температурные особенности биохимии человека Начнем, пожалуй, с того, что биологически живые организмы, к которым относится и человек могут существовать лишь в определенном интервале температур. Но умеренно высокие температуры возможны и носят лечебный характер для человека. Это влияние высоких температур было подмечено еще нашими предками: кто не бывал в бане или сауне и не испытал их благотворное воздействие. Соединение горячего пара и травяных настоев очищает кожные покровы и, проникая в органы дыхания, убивает вредоносные бактерии. Широко известны публичные бани еще со времен Древнего Рима. А русская баня с веником приобрела известность во всем мире.

Также человек использует и естественные горячие источники для лечебных ванн. Такие источники в большом количестве имеются в дальневосточной вулканической зоне. Есть такие источники и в глубине материка: под Тюменью, например.

Однако, не только нагрев оказывает благотворное влияние. Кратковременное погружение в ледяную воду также укрепляет здоровье и повышает тонус. Люди, занимающиеся моржеванием, не болеют простудными заболеваниями, организм их оказывается более закаленным и невосприимчивым к пониженным температурам.

Однако, существуют и проблемы. Большинство людей, оказавшихся в воде в результате кораблекрушения, погибают от переохлаждения (Медведенский В.М., 1946; Ритсон, 1953 и др.). Температура воды в 50С становилась для них смертным приговором. У воды высокая теплоемкость — в 10 раз больше, чем у железа. Вода нагревается в 5 раз медленнее песка. Чтобы нагреть литр воды на один градус потребуется в 3300 раз больше тепла, чем для нагрева литра воздуха. Были случаи, когда 90 процентов спасенных в северном море умирали уже на берегу в больнице от полученной гипотермии и холодового шока. Интересным в этой связи являются исследования, проводимые в СССР в 1970;80 годах. Оказалось, что утверждения некоторых тибетских монахов, о том, что можно получать энергию из воздуха и долгое время переносить низкие температуры, находясь в воде при низкой температуре, вдруг получили научное подтверждение.

Дело в том, что клетки легких и бронхов, в отличие от других клеток организма могут функционировать при температурах выше 42 градусов за счет интенсивного омывания их кровью. Таким образом, при пониженной температуре, натренированный человек в состоянии нагревать кровь в области бронхов до температуры значительно превышающей температуру в 400С, а кровь разнесет это тепло по телу. По этой программе один из тибетстких монахов действительно продемонстрировал сверхвозможности, находясь в воде при ее температуре около 00С сутки!

Температурные воздействия окружающей среды создают еще для человека достаточно нерешенных проблем, одновременно являясь для него стимулом к дальнейшему развитию.

6.Медицинские аспекты температуры Издавна было подмечено, что температура тела является одним из главных параметров, отражающих состояние здоровья человека. Изобретателем термометра принято считать Галилео Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, засвидетельствовали, что уже в 1597 г. он устроил нечто вроде термобароскопа (термоскоп). Галилей изучал в это время Герона Александрийского, у которого уже описано подобное приспособление, но не для измерения степеней тепла, а для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой.

Шарик слегка нагревали и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту h. В дальнейшем при потеплении давление воздуха в шарике увеличивалось и уровень воды в трубке понижался при охлаждении же вода в ней поднималась. При помощи термоскопа можно было судить только об изменении степени нагретости тела: числовых значений температуры он не показывал, так как не имел шкалы. Кроме того, уровень воды в трубке зависел не только от температуры, но и от атмосферного давления. В 1657 г. термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учеными.

Они снабдили прибор шкалой из бусин и откачали воздух из резервуара (шарика) и трубки. Это позволило не только качественно, но и количественно сравнивать температуры тел. Впоследствии термоскоп был изменен: его перевернули шариком вниз, а в трубку вместо воды налили спирт и удалили сосуд.

Современную форму термометру придал Фаренгейт в 1723 г. Первоначально он тоже наполнял свои трубки спиртом и лишь под конец перешёл к ртути. Нуль своей шкалы он поставил при температуре смеси снега с нашатырём или поваренной солью, при температуре «начала замерзания воды» он показывал 32°, а температура тела здорового человека во рту или под мышкой была эквивалентна 96°. Окончательно установил обе постоянные точки, тающего льда и кипящей воды, шведский физик Цельсий в 1742 г., но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания, и принял обратное обозначение лишь по совету М. Штёрмера. Сохранившиеся экземпляры термометров Фаренгейта отличаются тщательностью исполнения. Однако более удобной оказалась «перевернутая» шкала, на которой температуры таяния льда обозначили 00С, а температуру кипения 1000С.

В настоящее время появились твердотельные термометры с небольшим экраном, на котором высвечивается измеряемая температура. Основной принцип их действия основан на контакте двух металлов (так называемая термопара), который изменяет контактное ЭДС при изменении температуры.

Компания NEC Avio Infrared Technologies (Япония) разработала новый градусник. Внешне он напоминает настольное зеркало, однако с его помощью можно измерять температуру тела. Для того, чтобы узнать ее, даже не придется прикладывать устройство к человеку. Достаточно лишь подойти к зеркалу и заглянуть в него.

Каким же образом зеркало узнает температуру человека? Как известно, все нагретые тела испускают во внешнюю среду особый тип излучения, которое ученые называют инфракрасным. Для человеческого глаза оно невидимо, хотя некоторые животные, например змеи, ящерицы или пчелы, вполне способны его разглядеть. Ну, а нам приходится использовать специальные устройства, называемые инфракрасными сенсорами.

Температура действительно играет в жизни человека немаловажную роль, температурные аспекты человеческой деятельности вызвали к жизни целые отрасли знаний и производств, такие, например, как системы охлаждения и кондиционирования, одновременно с развитием новых отраслей возникают и новые проблемы. Например, проблема выброса в атмосферу фреонов, используемых в холодильниках.

Ввиду важности и обширности приложений, температуру можно по праву назвать одним из основных понятий человеческой цивилизации.

Литература

Киттель Ч Элементарная статистическая физика Изд. Иностранная лит-ра 1960 г.

. Богословский С. В Физические свойства газов и жидкостей С-Петербург 2001

Государственный университет аэрокосмического приборостроения.

Балеску Р Равновесная и неравновесная статистическая механика в 2х томах Изд Мир 1978

Роджерс Э Физика для любознательных в 3х томах Изд Мир 1969;70