炎热天气里,人体会通过出汗散热。汗液从皮肤表面蒸发时,会吸收身体的热量,从而降低体温。可是在炎热、干燥又没有风的环境中,出汗可能就不管用了。
1775年,英国医生查尔斯·布莱恩·布拉格登和几位朋友曾做过一次大胆的极端高温实验。他们进入一个温度超过110℃的房间,里面的生肉甚至都烤熟了,但他们几人的核心体温仍基本保持稳定,靠的就是汗液蒸发带走热量。
250年过去,科学家对出汗的研究已经深入许多。但近日,美国亚利桑那州立大学的科学家发现,有个关键的物理过程一直被人忽略。在炎热、干燥、无风的天气里,人体的冷却系统会碰上一个意想不到的麻烦。
他们用了一种会“出汗”的人体模型。这个模型全身装有传感器,可测量人体吸收和散失的热量,表面还有许多类似汗孔的小孔,温度一升高,它就能“冒汗”,不用真人受罪。科学家用它进行了数十次实验,并通过计算机模型模拟了约100种不同条件下的出汗过程。
实验中,科学家注意到,在没有风的情况下,皮肤附近的空气并不是完全静止的。当外界温度高于皮肤温度时,贴近皮肤的空气会被冷却。空气温度降低后,密度变大,便会向下沉。与此同时,汗液不断蒸发,把水蒸气带入皮肤附近的空气中。水蒸气增加后,空气密度降低,又会受到浮力作用向上运动。一上一下,两股方向相反的气流就这样出现在皮肤附近。
在约41℃、低湿度且无风的条件下,这两股气流可能恰好相互抵消。空气流动减弱后,皮肤附近的水蒸气就不容易被带走,汗液蒸发也就被卡住了。
汗液只有蒸发成水蒸气,才能带走人体的热量。如果皮肤附近已经积满了潮湿空气,新的汗液就不容易继续蒸发。汗水可能越出越多,却没有带走足够的热量。
科学家用电脑模型算了一下,忽略这个效应的话,一个人在高温、无风环境中静坐两小时,核心体温的升高幅度会被低估近1.1℃。对于在特定环境里劳作的人来说,情况可能更严峻。
所以,高温环境中,保持空气流动十分重要。如果空气几乎不动,汗液可能真的“白流”了!而人体依靠出汗散热的能力也会随之下降。闷热车间、帐篷、半封闭施工场所和未完工建筑等空气流动较弱的地方,更需要注意这一点。
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