Теплопроводность и терморегуляция

Фамилия, имя автора статьи : Черепков Андрей Юрьевич
Класс (курс): 9 класс
Название ОУ : МБОУ СОШ №10 с углубленным изучением отдельных
предметов
Фамилия, имя, отчество руководителя : Черепкова Яна Юрьевна
Тема работы: Теплопроводность и терморегуляция .
e-mail: jana.tcherepckova@yandex.ru
Учебный предмет : физика
Гипотеза : Что же всё -таки лучше : то, что создала природа или то, что создал
человек, учась у неё ?
Цель работы : Сравнить как различные материалы справляются со своей задачейзащищать от холода.
Задачи :
1. Повторить по физике тему : «Тепловые явления.»
2. Выяснить как животные противостоят холоду и теплу.
3. Провести опыты и построить графики зависимости температуры от времени при
помощи лаборатории по физике «Архимед».
Животные получают тепло из двух источников: извне – благодаря теплообмену с
внешней средой – и изнутри – благодаря расщеплению в клетках химических
субстратов.
Все беспозвоночные, рыбы, амфибии и рептилии лишены способности
поддерживать температуру тела в узких границах. Поэтому таких животных
называют пойкилотермными или эктотермными, поскольку они больше зависят от
тепла. Например, у морской игуаны, когда она греется на скалистых берегах
Галапагосских островов, температура тела поддерживается на уровне 37 ° С.
Крокодилы, находясь на суше, регулируют температуру тела, меняя положение по
отношению к солнцу и разевая пасть, чтобы увеличить теплоотдачу путём
испарения.
Птицы и млекопитающие способны поддерживать достаточно постоянную
температуру тела независимо от окружающей температуры. Их называют
гомойотермными, эндотермными .Самец глазчатой курицы служит при кладке как
бы истопником. Его задача – поддерживать постоянную температуру в гнезде на
уровне 33–34°С независимо от температуры снаружи в течение 62 – 64 суток
насиживания. Эти птицы живут на юге Австралии. С приближением зимних дождей
пара выкапывает своими мощными ногами яму глубиной около 90 см и диаметром 5
м, а потом заполняет её сухими листьями, сгребая их в окружающем лесу. Под
дождём эта компостная куча начинает гнить и может прогреться до 60 градусов с
лишним. Поверх растений куры насыпают слой песка толщиной в полметра,
оставляя в середине незасыпанный участок, так что получается гнездо .
Большинство пингвинов живут в холодном климате, поэтому они
приспособились к суровым условиям. Антарктической зимой , в морозы до -60 ° С
на ураганном ветру, некоторые виды этих удивительных птиц умудряются выводить
и растить птенцов. Сохранить тепло в столь суровых условиях пингвину помогает
жировая прослойка толщиной до 3 см, над которой находится три слоя
водонепроницаемых перьев, равномерно покрывающих все тело птицы. Не обладая
достаточной защитой, лапки птиц не мерзнут, позволяя часами стоять на морозе или
плавать в ледяной воде. От замерзания их спасает уменьшение теплопотери: горячая
артериальная кровь в лапах пингвинов отдает свое тепло встречному потоку
венозной и таким образом охлаждается. Температура ступней антарктического
пингвина обычно около 4 градусов, что способствует не только сохранению тепла,
но и позволяет свободно передвигаться по льду. А вот теплые лапы наверняка
растопили бы лед и вмерзли в него.
Белая медведица устраивает берлогу в сугробе среди ледяной пустыни. Мощными
лапами она выкапывает в твёрдом слое снега туннель длинной до 12 м, где рожает
детёнышей и прячется с ними от холода до весны. Однако в сильную пургу она
может дать снегу завалить себя,
потом расширяет изнутри пространство,
образующееся вокруг ее тела. В конце туннеля делается сводчатая камера с широкой
полкой. Снаружи температура может снижаться до -30 -400 С, а в берлоге она за счет
тепла медведицы будет не ниже 200 С.
Огромные уши антилопового зайца , размером до 20 см, помогают ему снизить
температуру тела, когда он находится в тени. Артерии подают к ушам горячую
кровь, и тепло рассеивается в воздухе. Обычно заяц поворачивается мордочкой на
север, откуда веет чуть более прохладный ветерок.
У верблюдов температура тела обычно бывает выше окружающей температуры,
поэтому воздух, находящийся в контакте с телом, быстро нагревается и замещается
более холодным воздухом .
Пустынная саранча относительно мало активна при 17° С. Но, расположившись
под прямым углом к солнечным лучам, способна поглощать тепловую энергию и
нагреваться до 40° С. Дневной бабочке с утра надо нагреться до 30 ° С, иначе ей не
взлететь. Стрекозы - хладнокровные, для полета они прогревают мышцы, сидя на
солнце или просто «трепеща», не взлетая.
Практическая часть
Однажды мы увидели воробья, который был надут, как воздушный шарик.
Что это с ним? Может он заболел?
Оказывается птицы, так делают когда им холодно. Мы надеваем одежду, а они
взъерошиваются. Перья, для птиц это одежда на зиму и лето.
Оказывается, все дело в строении пуха птиц. Он похож на снежинки, имеет
маленькую сердцевину, от которой идут бородки со множеством отростков. Эти
отростки слепливаются между собой и придают пушинке форму шара, большее
количество пушинок, соприкасаясь между собой, создают закрытые воздушные
прослойки и обеспечивают сохранение тепла у птиц. Поэтому когда холодно, птицы
нахохливаются, увеличивается слой воздуха между перьями и тепло тела быстро не
уходит в окружающий воздух.
В своей работе я использовал лабораторию по физике «Архимед»
Опыт №1 Чтобы проверить хорошо ли удерживает тепло пух и перья, я поставил
в широкую банку стаканчик с горячей водой , а пространство заполнил пером и
пухом. Наблюдал как остывает вода. По результатам опыта выстроил график
Опыт №2 Провел то же опыт , но между стакан с горячей водой и банкой
пространство заполнено воздухом.
Опыт№3 А теперь заполняем пространство кусками газеты. Температура
уменьшается , но не так резко.
Опыт №4 В качестве наполнителя используем песок. Вода остывает крайне
медленно.
Опыт № 5 Возьмем минеральную вату, которую используют в строительстве жилых
домов, сравним насколько минеральная вата, лучше или хуже пера...
Получается новые материалы лучше утеплителей созданных природой. Даже
птицы при строительстве своих домов-гнезд используют утеплители. Для них это
сухая трава, а также пух.
Кирпич холодный, и без опыта становится понятно, что он быстро заберёт тепло.
А чтоб получился теплый дом, нам нужно поучиться у пернатых, и на помощь идут
новые строительные технологии, пример этому минеральная, каменная вата или
блоки, тоже заполненные воздухом - газобетон и пенобетон.
Вывод :
Для себя я решил, что самое эффективное это то, что создала природа. Но новые
технологии не стоят на месте и уже по многим свойствам обгоняют своих
природных соперников в сохранения тепла. И хоть они отличаются от привычных
способов постройки, жителям нашей страны нужно обратить на них внимание, тем
более в наше время, когда кризис, природные катастрофы, все чаще заставляют
людей задумываться о дешевом, теплом, надежном, быстровозводимом жилье.
Литература.
1.Перышкин А.В. Физика. 8 класс.
общеобразовательных учреждений.
–
М.:
Дрофа,
2009./
учебник
для
2.ПономареваИ.Н. ,Корнилова О.А. Биология ( животные ) 7 класс.-М.:ВентанаГраф, 2007
3. Я познаю мир; Детская энциклопедия: Миграции животных.Рептилии. Автор А.Х
Тамбиев; - М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ»»; ООО «Астрель», 1999. – 464 с.:
ил.;