[ingegnerismo]

Sistema termoregolatore dell’uomo

Per poter mantenere pressoché costante la temperatura corporea, l’uomo possiede nell’ipotalamo un sofisticato sistema di “termoregolazione” che, sulla base di stimoli provenienti dai termorecettori posti sulla superficie della pelle, mette in azione strategie compensatrici. La termoregolazione può essere di due tipi: vasomotoria (o fisiologica) e comportamentale.

• La regolazione vasomotoria (o fisiologica) è rappresentata dalle reazioni spontanee dell’organismo alle variazioni di temperatura interna: quando la temperatura esterna è elevata i termoricettori (che avvertono variazioni di 0.01°C) inviano un’informazione ormonale che determina un incremento della temperatura della pelle (mediante un maggiore flusso di sangue), la quale a sua volta produce un incremento del flusso termico disperso. Se tale circostanza risulta insufficiente allora si ha la produzione di sudore, che determina un ulteriore incremento del flusso disperso per effetto, principalmente, della evaporazione dello stesso sudore. Quando, invece, la temperatura esterna è bassa i termoricettori diminuiscono l’afflusso di sangue sulle parti esterne del corpo; diminuisce così la temperatura della pelle ed il flusso disperso.
• La regolazione comportamentale è invece volontaria: se la temperatura interna tende ad aumentare (o diminuire) il soggetto decide di diminuire (o aumentare) l’attività fisica e/o la resistenza termica dell’abbigliamento.

La potenza energetica M messa in gioco è detta metabolismo: ad esempio, per una persona normale in condizioni di riposo M ≈ 100 [W]. Nel caso di attività fisiche particolarmente intense M può raggiungere valori fina a circa M ≈ 1000 [W]. I meccanismi adottati dal corpo umano per controllare la temperatura corporea sono svariati, ad esempio, per evitare un decremento:

• si può ridurre il flusso termico disperso verso l’esterno, diminuendo la temperatura della superficie corporea (pelle) \(t_s\) con una vasocostrizione periferica della circolazione sanguigna;
• è possibile aumentare M modificando il comportamento (ad esempio incrementando l’attività fisica, modificando l’abbigliamento o spostandosi in un ambiente meno esposto). Il metabolismo M può essere incrementato anche tramite un tremore incontrollato (brividi).

Per evitare, invece, un incremento della temperatura corporea:

• si può aumentare il flusso termico disperso verso l’esterno con un meccanismo opposto a quello precedentemente accennato e cioè aumentando la temperatura \(t_s\) con una vasodilatazione della circolazione sanguigna periferica;
• si può anche ricoprire la pelle, tramite l’azione di speciali ghiandole sudoripare, con acqua (sudore) che evapora mettendo in gioco un flusso termico \(E_t = g_t\cdot r\) (\(r\) è il calore di vaporizzazione dell’acqua alla temperatura corporea e \(g_t\) è la portata di vapore prodotto).

In generale, come si vedrà, la sensazione di benessere termoigrometrico corrisponderà ad una situazione di equilibrio termico con l’ambiente “naturale” quando, cioè, i meccanismi citati di controllo della temperatura non intervengono.

Da queste considerazioni di carattere generale si evince come per comprendere la complessità e la varietà di questa problematica è opportuno prendere le mosse dagli scambi di energia termica e di vapore d’acqua che si attuano tra il corpo umano e l’ambiente circostante.