background image

1

 

 

First stage 

physics 

Lec-4

 

9/12/2015

 

  تيماء

 

Heat losses  from the Body 

     Constant body temperatures permit metabolic processes to proceed at constant rates 
.Because the body at a constant temperature it contains stored heat energy that is 
essentially constant as long as we are alive . 

 The normal body (core) temperature is often given as 37 °C , only small percentage of people 
have exactly that temperature .If we measured the temperature of a large number of healthy 
people ,we would find a distribution of temperature with  0.5± °C of normal temperature . 

  The temperature depends upon the time of the day (lower in the morning );the temperature 
of the environment ; and the amount of recent physical activity , the amount of clothing ,and 
the health of individual. 

 

 The heat is generated in the organs and tissues of the body ; most of it is removed by 
several processes that take place on the skins surface . 

The main heat loss mechanisms are : 

1 . Radiation. 

2 .Convection. 

3 . Evaporation. 

 Some cooling of the body takes place in the lungs where the  

inspired air heated and vaporized water is added to expired air . Eating hot  or cold food 
may also heat or cool the body .For the body to hold its temperature close to its normal 
value it must have a thermostat analogous to a home  thermostat that maintains the 
temperature of the rooms nearly constant . The hypothalamus of the brain contains the 
body’ s thermostat .  

If the core temperature rises , the hypothalamus initiates sweating   vasodilatation which 
increases the skin temperature . Both of these reactions increase the heat loss to the 
environment .The rate of heat production of the body for  a 2400 Kcal / hr diet is about 1.7 
Kcal /min or 120 J / sec  (120 W) . 

 If the body is to maintain a constant temperature it must lose heat at the same rate .The 
actual heat lost by radiation , convection , evaporation  of sweat and respiration 
dependents on a number of factors : 

 


background image

2

 

 

1.The temperature of the surrounding.  

2 . Temperature . 

3 . Humidity . 

4 . Motion of the air . 

5 . The physical  activity of the body . 

6 . The amount of the body exposed .  

7 . The amount of insulation on the  body ( cloth and fat ) .  

 

 All subjects regardless of their temperature emits electromagnetic radiation . 

 The amount of energy emitted by the body is proportional to absolute temperature raised 
to the fourth power . The body also receives radiant energy from the surrounding objects .  
The approximate difference between the energy radiated by the body and the energy 
absorbed from the  equation : 

 

The heat loss due to radiation(Hr) is  

 

H

= K

r

  A

r

 e (T

s

 – T

w

 ) 

 Where 

H

r

 

 is the rate of energy loss ( or gain ) due to radiation . 

A

r

  is the effective body surface area emitting radiation . 

e

  is the emissivity of the surface  

T

s

 

is the skin temperature ( c ° ) 

T

w

 is the temperature of the surrounding walls . 

K

r

 is the constant that depends upon various physical parameters and  is about5 Kcal / m²  . 

Hr . C° . 

 in the infrared region is independent of the color of the skin and is very nearly equal to 

one , indicating that the skin at this wavelength is almost a perfect absorber and emitter of 
radiation . 

 

 


background image

3

 

 

The heat loss due to convection (Hc) is  

Hc = Kc  Ac  (Ts – Tα  ) 

Where Kc is constant that depend upon the movement of the air . 

 

A

c

  

 is the effective surface area . 

 

T

  is the temperature of the skin . 

 

T

α

  is the temperature of the air . 

When the body is resting and there is no apparent wind , K is about 

  2.3 Kcal /m²  hr c°. 

When the air is air is moving , the constant K increases according to equation 

Kc = 10.45 

– v + 10 √ v 

Where the wind speed v is in meter per second  

This equation  is valid for speeds between 2.23 m/sec and  20 m /sec .The equivalent 
temperature due to moving air is called wind chill factor and is determined by the actual 
temperature and wind speed . 

 

3. Evaporation: 

The method of heat loss that of us familiar with is the evaporation of sweat . 

Under normal temperature condition and in the absence of hard work or exercise , this 
method is rather unimportant compared to the radative  and convective cooling Under 
extreme conditions of heat and exercise ,a man may sweat more than 1 liter of liquid per 
hour .Since each gram of water that evaporates carries with it the heat of vaporization 580 
calories , the evaporation of 1 liter carries with it 580 Kcal . The sweat must evaporate from 
the skin in order to give the cooling effect .The amount evaporated depends upon the air 
movement and the relative humidity . 

 

Insulation of clothing: 

The unit of clothing is clo .This unit corresponds to the insulating value of clothing needed 
to maintain a subjects sitting at rest in comfort in a room at 21 c with air movement of 0.1 
m/sec and air humidity of less than 50 % .  

One clo of insulation is equal to a light weight business suit . 

2 clo of clothing would enable a man to withstand a colder temperature 




رفعت المحاضرة من قبل: Hasan Abdulmawjoud
المشاهدات: لقد قام 71 عضواً و 320 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل