Общие положения термодинамических процессов

Речь пойдет о постулатах из различных областей знаний. Некоторые авторы статей и книг о банях не совсем знакомы с законами физики. Замечено, что всякому новому знанию подчас противостоит невежество, вооруженное привычным здравым смыслом.

А. И. Герцен говорил, что трудных предметов нет, но есть бездна вещей, которых мы не знаем, и еще больше таких, которые знаем дурно, бессвязно, отрывочно, даже ложно. И эти-то ложные сведения еще больше нас останавливают и сбивают, чем те, которых мы совсем не знаем. Для сохранения нормальной жизнедеятельности в различных погодных комплексах в организме человека возникают сложные реакции приспособления, в составе которых лежат нейрогуморальные регуляции физиологических процессов, как системы рефлекторных ответов на определенные сочетания раздражителей внешней среды. В реакции, возникающие на раздражения термобарохеморецепторов, вовлекаются как высшие, так и низшие отделы центральной и вегетативной нервной системы и гормональные механизмы.

Для температуры 15—25 °С гигиенической нормой ОВ считается 30—60% При температуре выше 25 °С наиболее благоприятное влияние на теплообмен оказывает ОВ, равная 20%, способствующая максимальному испарению пота.

Теплоотдача организмом происходит частично с выделениями и выдыхаемым воздухом, но главным образом посредством крови, протекающей по кровеносным сосудам. Она забирает тепло у клеток омываемых ею тканей и органов и уносит его к коже и слизистым оболочкам. Здесь на поверхности тела в основном и происходит отдача тепла. Приток крови к коже повышает ее температуру, а это по законам физики увеличивает теплоотдачу путем излучения, конвекции, теплопроводности и испарения. Таковы процессы теплоотдачи в окружающую среду с относительно невысокой температурой.

Судя по некоторым работам, прослеживается тенденция к понижению оптимального параметра относительной влажности с повышением температуры среды. Но так можно дойти до относительной влажности, равной нулю, которую физиолог X. А. Безносова полагает нормальной для сауны. Но это не так. В бане под действием тепла находится не только поверхность тела, что благоприятно влияет и на внутренние органы, но и слизистая оболочка дыхательных путей. Воздух с низкой относительной влажностью при высокой температуре среды не в меру обезвоживает слизистую оболочку дыхательных путей и оказывает неблагоприятное действие на газовый обмен легких. А воздух с чрезмерно низкой относительной влажностью затрагивает и тканевую воду, святая святых организма.

Наиболее сухой и горячий воздух стоит в русской бане «по-черному». По свидетельству врача В. В. Годлевского, «...в русской бане такая жара, воздух не вполне насыщен парами, что сохнет белье». Автор книги о влиянии русской бани на организм человека пишет: «В тех случаях, когда сухой пар, который производит боль в голове и затрудняет дыхание, то на каменку поливают, «поддают», воду». Перед тем как пользоваться баней, во все времена крестьяне увлажняли воздух, доводя относительную влажность примерно до 10%, определяя это, конечно, эмпирически, смотря Как скоро высыхает смоченный палец.

Исследования, проводившиеся в 1978—1980 годах ЦНИИ курортологии и физиотерапии совместно с кафедрой гигиены ГЦОЛИФК и 15м ВФД Москвы в бане последнего, определили предельно допустимую ОВ, равную или большую 10%. В «Правилах пользования населением парильней русских бань и потельней суховоздушных бань...», утвержденных Минздравом СССР, тоже; рекомендуется ОВ, равная 10%, но при t 90 °С. А спросите любого парильщика и он скажет, что при таких параметрах пот не испаряется, а течет по телу ручьями, а при t 120 °С с ОВ 3—4% — льет рекой. Почему? Вроде должно быть наоборот. Ведь жара должна пот испарить.

Надежные партнеры:
 Газовый котел Rinnai - это то что Вам нужно

Так что будем считать низшим пределом ОВ, равную 10%. Следовательно, круг наших поисков сужается. Остается «только» найти физиологически" допустимый предел наивысшей относительной влажности так называемых «суховоздушных» бань, и при каких температурах, а точнее — найти оптимальный микроклимат бань, работающих временами в суховоздушном режиме.

Согласно второму началу термодинамики, всякая термодинамическая система стремится к равновесному состоянию, к пределу, при котором в данных условиях это состояние наиболее вероятное по сравнению с любым смежным с ним состоянием. Оно является динамичным и сохраняется во времени не вследствие отсутствия или прекращения процессов, а вследствие протекания их одновременно с двух противоположных направлений с одинаковой скоростью. Именно равенство скоростей прямого и обратного процессов является причиной сохранения системы без изменения во времени и без неизменности внешних условий.

Исходя из этих постулатов, будем рассматривать воздушную среду парильни как многокомпонентную гомогенную необратимую термодинамическую систему, изолированную в механическом отношении. На микроклимат парильни оказывают влияние не только ее горячевоздушная среда, но и ограждающие конструкции, нагретые до высокой температуры. По существу, эти две взаимосвязанные системы представляют собой одну неравновесную диссипативную систему, характеризуемую тем, что ее полная энергия, состоящая в основном из тепловой энергии горячего воздуха и нагретых конструкций и небольшой кинетической энергии конвективных токов, постоянно и непрерывно уменьшается за счет возрастания энтропии, обмена энергии и воздуха с внешней средой и стремления к термодинамическому равновесию, характеризуемому энергией меньшего количества и качества (более низкой температуры).

Для парилен коммунальных бань и традиционных саун это конец их эксплуатации: надо снова нагревать их воздушную среду и ограждающие конструкции до высокой температуры. Модифицированные сауны с электропечью могут поддерживать высокую температуру парильни только за счет постоянного расхода запасов энергии.

А вот какое из эквивалентных равновесных состояний, которые постоянно меняют друг друга, по тепловому эффекту, влажности, изохорно-йзотермо-изобарным параметрам и физико-химическому составу воздуха является оптимальным для нормальной жизнедеятельности человека или какой-либо его практической деятельности? На каком равновесном состоянии мы должны остановиться и поддерживать его на благо человека или народного хозяйства? Это нам неизвестно. В народе говорят: «Только одной пчеле Бог сразу открыл науку». Организм человека представляет собой необратимую открытую термодинамическую систему, обладающую многослойной динамической самопроизвольной упорядоченностью, стремящейся к метастабильному равновесному состоянию, постоянно выделяя в окружающую среду вырабатываемое им тепло; когда температура среды ниже температуры тела — то путем конвекции, излучения, теплопроводности и испарения, а если выше (а в бане она всегда выше температуры тела), то только испарением,, за счет энергии, расходуемой на испарение пота и влаги с поверхностей кожи и дыхательного тракта.