Fırın Gibi Odada Hayatta Kalmanın Sırrı: 250 Yıllık Isı Deneyi İnsan Terindeki Hangi Gizemi Çözdü?
Aşırı sıcaklarda, terin soğutma gücünün büyük bir kısmını kaybetmesinin nedeni, bilim insanlarının büyük ölçüde gözden kaçırdığı bir sebeptir: Cildin hemen üzerindeki hava neredeyse tamamen durgun hale gelebilir.
Arizona Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, sıcak, kuru ve rüzgarsız koşullarda terter buharlaşmasını yarıdan fazla azaltabilen fiziksel bir etki belirlediler. Bu bulgu, bilim insanlarının çadırlarda, bitmemiş binalarda, kapalı çalışma alanlarında ve hava akışının az olduğu diğer yerlerdeki ısı tehlikesini nasıl tahmin ettiklerini değiştirebilir.
Bu keşif, yüzyıllardır araştırmacıları büyüleyen bir soruya beklenmedik bir bölüm ekliyor. 1775’te İngiliz doktor Charles Brian Blagden ve birkaç arkadaşı 230° Fahrenheit’in üzerinde ısıtılmış odalara girdiler. Aynı odalarda çiğ et pişiriliyordu, ancak gönüllüler vücutlarından ter akarken ve buharlaşırken neredeyse sabit vücut sıcaklıklarını korudular.
ASU’da mühendislik doçenti olan Konrad Rykaczewski, “Etkinin çok büyük olduğu ortaya çıktı,” dedi. “Cildinizden buharlaşan ter miktarını %50’den fazla değiştirebilir.”
Terleme Vücudu Soğutmayı Bıraktığında
Terleme tek6Fırın Gibi Odada Hayatta Kalmanın Sırrı: 250 Yıllık Isı Deneyi İnsan Terindeki Hangi Gizemi Çözdü? başına çok fazla ısıyı uzaklaştırmaz. Soğutma, sıvı terin deriden enerji emmesi ve su buharı olarak havaya karışmasıyla gerçekleşir. Vücutta kalan veya damlayan ter çok daha az fayda sağlar.
Buharlaşma, özellikle çevredeki hava deriden daha sıcak olduğunda önem kazanır. Bu koşullar altında, vücut çevresinden ısı alabilir ve aşırı ısınmaya karşı birincil savunma mekanizması olarak ter buharlaşması kalır.
ASU ekibi, sıcaklık ve nemin vücut yakınında nasıl rekabet eden hava akımları oluşturduğunu inceledi. Daha soğuk cilde temas eden sıcak hava yoğunlaşır ve aşağı iner. Aynı zamanda, terin buharlaşmasıyla salınan nem, nemli havanın kuru havadan daha hafif olması nedeniyle yukarı doğru bir akım oluşturur.
Yaklaşık 105°F’de, düşük nem ve rüzgarsız ortamda, bu akımlar birbirini tamamen nötrleyebilir. Cilt üzerinde az hava hareketi olduğunda, buharlaşma yavaşlar ve vücut daha fazla ısı depolar. Araştırmacılar bu etkiyi hesaplamalarından çıkardıklarında, iki saatlik maruz kalmanın ardından dinlenme halindeki bir kişinin vücut ısısındaki artışı yaklaşık 2°F kadar düşük tahmin ettiler.
ANDI ile Aşırı Sıcaklığı Test Etme
Araştırmacılar, gönüllüleri tehlikeli koşullara maruz bırakmak yerine, insan ısı alışverişini simüle etmek için özel olarak tasarlanmış bir manken olan ANDI’yi kullandılar. Vücuduna dağıtılmış sensörler ısı kazanımını ve kaybını ölçerken, yüzeyindeki gözenekler sıcaklık arttıkça simüle edilmiş ter salgılar.
Ekip, mankenle düzinelerce deney yaptı, ANDI’nin bilgisayarlı bir versiyonunu geliştirdi ve çok çeşitli çevresel koşullar altında yaklaşık 100 terleme simülasyonu gerçekleştirdi. Bu testler, araştırmacıların vücut ile çevresi arasında ısı transferinin birçok yolunu birbirinden ayırmasına olanak sağladı.
Rykaczewski, “Birden fazla ısı transfer yolu söz konusu, bu nedenle her birini izole etmek, bilgisayar ortamında kopyalayabildiğimizden emin olmak ve ardından hepsini tek bir modelde birleştirmek muazzam bir çaba gerektirdi” dedi.
Rykaczewski, bulgularını ilk yazar Shri Viswanathan ve diğer sekiz ASU araştırmacısıyla birlikte Science Advances dergisinde yayınladı.
Isı Modellerinde Bir Kör Nokta
Rekabet eden kaldırma kuvvetleri, elektronikte ısı alışverişini inceleyen mühendisler için zaten tanıdık bir konu, “ancak insan vücudu açısından göz ardı edildi” dedi Rykaczewski. “Bence bunun nedeni, bu alanda çalışan çoğu insanın mühendislik geçmişine sahip olmaması. Bu, mühendislerin ve fizyologların disiplinlerarası araştırmalarda birlikte çalışmasının faydasını gerçekten gösteriyor.” Çoğu insan ısı dengesi modeli, terden kaynaklanan nemin cilt yakınındaki hava hareketini nasıl değiştirdiğini hesaba katmaz. Sonuç olarak, gerçekte olduğundan daha fazla buharlaşmayı tahmin edebilir ve rüzgarsız kuru bir ortamda bir kişinin ne kadar çabuk tehlikeli derecede ısındığını hafife alabilirler.
“Bu, özellikle kapalı alanlar veya hava akımının çok az olduğu yerler için gerçekten önemli,” dedi Rykaczewski. “Bir çadırı, kısmen kapalı bir şantiyeyi veya bitmemiş bir binayı düşünün.”
Daha doğru modeller, aşırı sıcağa maruz kalan işçiler için güvenlik önerilerini güçlendirebilir. Ayrıca, ilk müdahale ekipleri, askerler, sporcular ve yüksek sıcaklıklarda aktif kalması gereken diğer kişiler için tasarlanmış soğutma giysilerini ve ısı yönetim sistemlerini de geliştirebilirler.
Ter Nasıl Soğutma Filmi Oluşturur?
En son keşif, terin insan derisinde nasıl hareket ettiğine dair daha önceki ASU araştırmalarına dayanıyor. Geçen yıl, ekip, sıcak veya soğuk su taşıyan tüplerle kaplı vücut kıyafetleri giyen gönüllüler kullanarak gizli ayrıntıları ortaya çıkardı. Araştırmacılar, katılımcıları ısıtıp soğutarak terin ortaya çıkışını ve yayılmasını izleyebildiler.
Terin önce derinin en dış katmanını doyurduğunu buldular. Daha sonra, ince, sürekli bir film oluşturmadan önce, tek tek gözeneklerin etrafında sığ havuzlarda toplandı.
Bu ilk ter buharlaştıktan sonra, hafif bir tuz kalıntısı bıraktı. Gönüllüler tekrar ısıtıldığında, tuz, taze terin deri üzerinde daha hızlı emilmesine yardımcı olarak, daha önceki birikme aşamasını tekrarlamadan filmin oluşmasını sağladı.
Sürekli bir film, havaya daha fazla sıvı maruz bırakabilir ve potansiyel olarak buharlaşmayı daha verimli hale getirebilir. Bulgular ayrıca, kıl örtüsü, bez yoğunluğu ve deri yapısı bir bölgeden diğerine değiştikçe terin vücut genelinde farklı davranabileceğini de göstermektedir.
Sıcaklardan Daha İyi Koruma Sağlama
Terin deriye yapışıp buharlaşıp buharlaşmadığını veya önemli bir soğutma sağlamadan vücuttan akıp gitmediğini belirleyen faktörler hakkında önemli sorular hala mevcuttur. ASU ekibi, farklı koşullar altında deri, ter ve giyim tekstillerinin nasıl etkileşimde bulunduğunu araştırmayı planlıyor.
Rykaczewski, “Daha büyük soru, bu teri nasıl yöneteceğiniz ve soğutmayı optimize etmek için deriye ne tür malzemeler koyabileceğinizdir” dedi.
Çalışma, teri daha geniş bir alana yayan, deriye yakın tutan ve buharlaşmayı teşvik eden giysilere yol açabilir. Arizona genelinde araştırmacılar, farklı popülasyonların aşırı sıcağı nasıl deneyimlediğini incelemek için gelişmiş çevresel sensörleri terleme ve sıcaklık düzenlemesinin geliştirilmiş modelleriyle birleştiriyorlar. Elde ettikleri sonuçlar, ısıya uyum stratejilerine ve daha güvenli binaların ve açık alanların tasarımına katkıda bulunuyor.
Rykaczewski kariyerine başladığında terleme konusuyla ilgilenmeyi beklemiyordu, ancak karmaşık fiziği ve evrensel önemi onu bu konuya çekti. “Komik çünkü biraz iğrenç bir konu ama aynı zamanda büyüleyici. Tüm kariyerinizi sadece yirmi uzmanın ilgilendiği son derece uzmanlaşmış araştırmalar yaparak geçirebilirsiniz. Ama terleme konusuyla ilgilenmezsiniz çünkü herkes terler.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Bağırsak Bakterilerinin İnsan Hücrelerine Protein Enjekte Edebildiği Keşfedildi