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お悩み掲示板から来ました

No.15　16/08/05 23:31
ぎゃり～ばびゅばびゅ ( 30代 ♂ jHa6Sb ) あ+あ-

熱力学の概念を簡単に身近なとこで生物に例えて話すと、人間を含む恒温動物てな体温を適正なレベルに維持して活動を行ってるわけだが、体という閉じられた環境の温度を一定に保つにゃ、体内での発熱と体外への熱の放散を平衡させる必要がある

つまり人体が通常の活動レベルにあるときは、代謝量の最も多い骨格筋が最大の熱生産の器官となり、これに次いで肝臓も盛んに産出してる！

が、その一方で熱の排出の殆どは皮膚を介した熱の移動だ

したがって、積極的に熱を捨てる必要がある場合は、体内で作られた余分な熱を皮膚まで運び、さらにそこから外気へと移動させることになる！

逆に、外気温が余りに低く熱の放散を制限するためにゃ、皮膚に熱を伝えなけりゃ良いことになる

皮膚からの熱の放散は無論、物理的な現象であり、熱伝導、対流、放射の熱移動に関する3つの現象と、皮膚面での汗の発熱に伴って奪われる気化熱よ

じゃあ、その生態組織から熱移動は具体的にどう成されているのか？

については、殆どが血流による熱の移動であり、組織細胞を介した直接的な熱伝導はあまり関与はしてねぇ

まぁ、これは生体を構成してる物質の熱伝導率が極めて小さく、必要量の熱を移動させることができねぇからよ

さて、ここから本筋にへぇるが、組織における熱の輸送と温度の平衡条件を化学式に表しゃ

ρt・Ct・dT/dt=Q+k・d^2/dx^2-B_F・ρt・ρb・Cb・(T-Tb)[W/cm^3]

といった具合に、代謝による発熱のある組織に血液が流入し、熱を運び出す様子を表せる

組織の熱収支派、発熱量と考えている組織の外への熱移動を考えりゃいい！

で、組織の外へは熱伝導と血流による熱移動があるんだが、仮に今、一定重量(質量でも構わねー)の組織kgで組織の温度をT[℃]密度をρt[kg/m^3]、比熱をCt[J/kg・K]とし、発熱量を単位時間当たりQ[J/s・m^3=W/m^3]とする

さらに単位重量当たりの組織を通過する血流量をBF[m^3/s・kg]、血液の濃度をρb[kg/m^3]、比熱をCb[J/kg・K]とする、で、組織から外側への熱伝導は熱伝導率をk[J/m・s・℃]とすると、温度との関係式で数式化できる！

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