Optiuni
Inregistrare Autentificare

Sunteti aici: Acasa » Metoda » Principiu
Sâmbătă, 20 Iul 2019

Principiul Termografiei

Email Imprimare PDF

 

Multă vreme savanţii s-au întrebat care este “adevărata natură a focului”. Spre sfârşitul secolului al XVIII-lea câţiva cercetători inventivi au imaginat o serie de experimente şi teorii pentru a lămuri această problemă şi a stabili relaţia existentă între căldură şi temperatură.

Contele Rumford (1753-1814) şi Sir James Prescott Joule (1818-1889) in urma experimentelor ce au evidenţiat procesul trasferului de căldură, au ajuns la concluzia ce afirmă: “curgerea călduriie e un transfer de energie”, iar “căldura este mişcare”. Când un transfer de energie are loc exclusiv în virtutea diferenţei de temperatură se spune că are loc un schimb de căldură.

 

Joseph Black, un fizician şi chimist francez-scoţian de la sfârşitul secolului al XVIII-lea a fost primul care a făcut distincţia între căldură şi temperatură. Căldura reprezintă energia transmisă de la un corp la altul pe baza mişcării moleculelor ce alcătuiesc corpurile respective. Dar într-un corp oarecare, mişcarea dezordonată a miliarde de molecule ce îl alcătuiesc, nu reprezintă nimic altceva decât energia sa termică.

 

Ce este atunci temperatura? Este măsura gradului de agitaţie moleculară, adică măsura energiei medii a moleculelor. Doi litri de apă clocotită conţin de două ori mai multă energie termică decât un litru de apă clocotită, deoarece conţin de două ori mai multe molecule! Dar apa clocotită rămâne la aceeaşi temperatură, indiferent dacă e vorba de unul sau de doi; energia medie a moleculelor de apă este aceeaşi în cele două cazuri. Trebuie observat că unitatea de măsură a energiei şi a căldurii în S.I. este aceeaşi: Joule(J). Corpurile îşi modifică temperatura cedând sau absorbind căldura din mediu. Transferul căldurii între corpuri poate fi studiat ca material documentar de catre elevi în cadrul capitolului termodinamică. Transferul căldurii se poate face fie în urma contactului dintre corpuri, fie la distanţă.

 

Există trei modalitaţi de realizare a acestui transfer : conducţie, convecţie şi radiaţie. În realitate transferul căldurii nu se realizează exclusiv printr-un singur mecanism, ci prin acţiunea combinată a acestor trei modalităţi, fiind însoţit şi de alte fenomene cum sunt transformările stărilor de agregare, generarea internă a căldurii, reacţii chimice endo sau exoterme. Hipocrate a scris într-una din operele sale (“Aforisme”): "În majoritatea lor bolile se ivesc prin schimbarea anotimpurilor, iar în cadrul anotimpurilor prin schimbări intense ale frigului sau ale căldurii’".

 

Cercetările savanţilor evoluţionişti, Darwin (1859) şi Haeckel (1866) au demonstrat legătura dintre vieţuitoare şi mediul lor de viaţă, căldura şi frigul având o importanţă primordială. Medicina orientală considera pielea o "oglindă’’ a stării organelor interne şi cunoştea semnificaţia reacţiilor termice ale învelişului cutanat, în cazul unor suferinţe interne (sistemul acupunctural al organismului). În anii ’70 un grup de savanţi ruşi au început un studiu documentat, asupra reacţiilor de temperatură în punctele active biologice cutanate, cu ajutorul termografiei.

 

Valoarea metodelor de studiu a fost însă mult timp limitată de nivelul tehnologic scăzut al instrumentelor de măsurare folosite. Abia în anii ’90 situaţia s-a schimbat prin folosirea termografiei digitale. În anul 1987 Consiliul Ştiinţific al Academiei de Ştiinte ale Statelor Unite recunoaşte ca metodă de investigare –termografia medicală. În Rusia, Ministerul Sănătăţii a recomandat folosirea termografiei pentru examinarea clinică curentă a populaţiei.

 

 

APLICAŢII MEDICALE

 

Modalităţi de realizare a termoreglării corpului uman
Desfăşurarea normală a vieţii este posibilă într-un domeniu termic cuprins între 0 - 50ºC. Limita termică inferioară este determinată de îngheţarea lichidelor biologice şi oprirea reacţiilor biochimice, iar limita termică superioară este condiţionată de rezistenţa proteinelor la coagulare. Temperatura medie a corpului uman este influenţată de mai mulţi factori:

 

a) vârsta : între copilul mic şi omul bătrân există o diferenţă de 0,4 – 0,5ºC;

 

b) sexul : la femeie, în timpul menstruaţiei, se constată o creştere a temperaturii cu 0,3ºC;

 

c) climatul : între europenii nordici şi locuitorii ţărilor cu climat cald şi secetos există o diferenţă a temperaturii corporale de aproximativ 0,5ºC;

 

d) exerciţiul muscular : activitatea fizică determină o creştere a temperaturii corporale; de exemplu temperatura muşchiului biceps creşte cu 1ºC în travaliul susţinut;

 

e) digestia : ingerarea hranei declanşează o uşoară creştere a temperaturii corporale prin intrarea în activitate a glandelor digestive;

 

f) termoperiodismul : la om temperatura minimă de 36,5ºC se înregistrează spre ora 4 dimineaţa, iar cea maximă de 37,2ºC spre ora 16 după-amiaza;

 

g) stresul psihic : s-a constatat că temperatura corporală a studenţilor, care aveau de susţinut examene dificile, creştea la majoritatea lor spre 38ºC. Variaţiile de temperatură (împreună cu ceilalţi factori de mediu) determină modificări morfologice, fiziologice şi de comportament : de exemplu pilozitatea, numărul glandelor sudoripare, frecvenţa respiraţiei, vasoconstricţia, vasodilataţia, fagocitoza şi activitatea sexuală, sunt strâns legate de valoarea temperaturiimediului ambiant.

 

Termoreglarea fiziologică este bine dezvoltată la animalele homeoterme, deci şi la om. Centrul principal de reglare se află în hipotalamus. În hipotalamusul posterior există un centru hipotermic, iar in cel anterior un centru hipertermic. Aceşti centri sunt excitaţi de modificările de temperatură ale mediului prin fibrele nervoase ce au originea în ganglionii spinali sau cranieni.

Funcţionarea lor se realizează pe cale reflexă: dacă temperatura mediului creşte, se declanşează vasodilataţia periferică şi transpiraţia; invers, dacă temperatura mediului scade, se declanşează vasoconstricţia şi contracţiile rapide, repetate ale musculaturii striate – tremuratul (la om piloerecţia nu participă la termoreglare, dar se păstrează ca un vestigiu reprezentat prin “pielea de găină”). Topografia termica a corpului omenesc se prezinta astfel:

 

- temperatura medie a pielii: 33-34 C (fata externa a membrelor are33 C, iar palmele au circa 35.5 C).

- temperatura axilara: 36.6 C

- temperatura rectala: 37.5 C

- temperatura vaginala: 37.3 – 37.8 C

- temperatura bucala: 36.5 – 36.8 C

- temperatura bicepsului: 38 C

- temperatura ficatului: 38.5 C

- temperatura arterei aorte: 37 C

- temperatura venelor jugulare: 37.5 C

 

Termoreglarea presupune existenţa a două mecanisme de reglare: termogeneza şi termoliza. Cele două mecanisme intervin atât în cazul răcirii organismului cât şi în cel al supraîncălzirii sale. Faţă de cele două stări –rece/cald, există şi o stare de neutralitate termică determinată de o temperatură externă optimă la care mecanismele de termogeneză şi termoliză sunt echilibrate– pentru omul dezbrăcat aceasta este de 28 - 30ºC.

 

 


Sursa: De la transferul de caldura la termografie - Prof. Carmen Fota, Prof. Mihai Popescu - Grupul scolar de transporturi Ploiesti