convezione

Il convezione svolge un ruolo importante nella termoregolazione del corpo. Caratterizza il trasporto di calore nel corpo e il rilascio di calore al mondo esterno. I disturbi nello scambio di calore possono essere causati da malattie e avere un grave impatto sull'equilibrio termico del corpo.

Cos'è la convezione

Nella termoregolazione degli organismi, la convezione rappresenta una certa forma di trasporto del calore durante lo scambio di calore, che avviene qui tramite un mezzo materiale. In questo modo, il calore può essere trasportato attraverso un liquido come l'acqua e poi trasferito ad un mezzo gassoso, l'aria.

Nel caso della regolazione della temperatura corporea, il mezzo liquido è il sangue nel flusso sanguigno e il mezzo gassoso è l'aria esterna. Nell'ambito della termoregolazione, il corpo cerca di mantenere la sua temperatura corporea fisiologica quando possibile. Negli esseri umani è di circa 37 gradi.

Il calore viene generato principalmente attraverso processi metabolici e secondariamente attraverso l'attrito durante il lavoro muscolare. L'energia meccanica del lavoro muscolare è originariamente ottenuta anche dalle attività metaboliche.

Con la convezione, l'energia termica dalla fonte di calore viene trasportata a tutte le parti del corpo dal sangue che scorre nei vasi sanguigni. C'è un costante trasporto di calore per bilanciare la temperatura corporea, che però deve essere regolata da processi ormonali.

Inoltre, c'è uno scambio di calore tra il corpo e il mondo esterno, con il corpo che cede calore all'ambiente. Questo trasporto di calore viene limitato tramite la termoregolazione in caso di elevata dispersione termica dovuta a basse temperature esterne o favorito in caso di eccessiva produzione di calore nel corpo.

Funzione e compito

Lo scambio termico per convezione dovrebbe aiutare a mantenere costante la temperatura corporea. Oltre alla convezione, avviene anche lo scambio termico tramite evaporazione (evaporazione) o irraggiamento (irraggiamento).

Il corpo controlla lo scambio di calore tramite meccanismi di regolazione in modo tale che la temperatura corporea non venga né superata né superata. Tutti i processi fisiologici dipendono dalla temperatura e funzionano in modo ottimale solo alla temperatura corporea. Se la temperatura corporea è troppo bassa, i processi metabolici vengono rallentati. Temperature troppo elevate hanno un impatto importante sulla struttura delle biomolecole. La denaturazione delle proteine ​​del corpo inizia a temperature superiori ai 40 gradi. Le strutture secondarie, terziarie e quaternarie delle proteine ​​vengono distrutte, perdendo la loro efficacia biologica. Gli enzimi in particolare sono compromessi nella loro funzionalità.

Inoltre, la fluidità, il comportamento di diffusione e il comportamento di osmosi delle membrane cellulari cambiano. A temperature più elevate, l'affinità di legame dell'emoglobina per l'ossigeno continua a diminuire, in modo che l'apporto di ossigeno non sarebbe più adeguatamente garantito.

Per garantire una temperatura corporea costante, è necessaria la sequenza coordinata di diversi processi. Ciò riguarda, tra l'altro, la costante produzione di calore, l'isolamento termico e la capacità del corpo di aumentare la dissipazione del calore in caso di generazione di calore in eccesso.

Quando il corpo si surriscalda, l'ipotalamo fa diminuire il tono simpatico. C'è vasodilatazione periferica e aumento della sudorazione. La formazione di sudore provoca un aumento della dispersione termica per evaporazione e la vasodilatazione aumenta la dissipazione del calore per convezione.

La vasodilatazione è l'espansione dei vasi sanguigni per aumentare la loro superficie. Ciò rende la dissipazione del calore più efficace. La convezione è necessaria anche per il riscaldamento uniforme del corpo. Il nucleo del corpo, costituito dall'addome e dal cranio, è riscaldato più fortemente dal metabolismo rispetto agli acri e alle estremità. Le differenze vengono compensate tramite convezione forzata attraverso il flusso sanguigno.

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Malattie e disturbi

La convezione nella termoregolazione dipende in gran parte dalla funzionalità dei vasi sanguigni. In caso di disturbi circolatori, anche il riscaldamento di tutte le parti del corpo non funziona più in modo ottimale. Le parti del corpo che si raffreddano rapidamente e non vengono riscaldate allo stesso tempo rimangono più fresche delle regioni vicine. Ad esempio, mani o piedi freddi si verificano spesso nell'aterosclerosi. Non possono essere portati alla temperatura corporea così rapidamente anche attraverso il riscaldamento passivo dall'esterno. C'è sempre un rapido raffreddamento.

L'attività fisica può migliorare la circolazione sanguigna. Nei casi più gravi, tuttavia, c'è il rischio di un insufficiente apporto di ossigeno e, in casi estremi, di necrosi degli arti corrispondenti. I pazienti diabetici, in particolare, soffrono spesso di disturbi circolatori, che possono provocare la perdita di alcuni arti.

La riduzione del flusso sanguigno (ischemia) influisce anche sull'entità della vasodilatazione. Le forze di taglio all'interno dei vasi sanguigni vengono modificate dall'ischemia. Le forze di taglio mediano l'espansione dei vasi sanguigni. Tuttavia, la diminuzione del flusso sanguigno abbassa le forze di taglio, quindi c'è anche meno vasodilatazione. Le persone anziane, in particolare, soffrono spesso di un equilibrio termico disturbato. I meccanismi di controllo non funzionano più in modo ottimale. Da un lato, la produzione di calore generale è ridotta e, dall'altro, il trasporto di calore è limitato dai processi di convezione, poiché spesso c'è un flusso sanguigno ridotto. Il corpo si raffredda più particolarmente nelle zone con meno flusso sanguigno.

Tuttavia, il meccanismo di regolazione può anche collassare se il corpo si surriscalda. Il surriscaldamento può derivare, tra le altre cose, dall'aumento della produzione di calore durante uno sforzo fisico intenso in condizioni climatiche umide. Quando la temperatura interna supera i 41 gradi, la produzione di sudore si interrompe allo stesso tempo. Il corpo cercherà di dissipare il calore aumentando il flusso sanguigno agli arti e all'acra e quindi abbassando la temperatura interna. Di conseguenza, un collasso circolatorio può minacciare. Questa condizione è nota come colpo di calore. La termoregolazione del corpo può anche essere disabilitata se la febbre è grave.