'

Q

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

m t Выполнили: Голунова Яна Молдавская Анастасия Законы физики в живой природе (растения, животные, человек). Тепловые явления. Вопросы терморегуляции Q C МКОУ «СОШ п. Листвянский» 2012 г.


Слайд 1

Цель работы Рассмотреть физику тепловых явлений (нагревание, испарение, конденсацию), а также особенности тепловых свойств воды. Рассмотреть методы терморегуляции в мире растений, животных и человека.


Слайд 2

Задачи Рассмотреть некоторые вопросы кровообращения (с точки зрения физики), т.к. они связаны с проблемой терморегуляции. Сравнить энергию, выделяющуюся при «сгорании» в организме определенной массы сахара, с энергией, которая тратится на испарение пота. Исследовать проблему скорости остывания горячего чая при доливании в него холодного молока: сразу; через 2 минуты.


Слайд 3

Испарение Испарение – это парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости. Из опыта известно, что жидкости, например вода, спирт, бензин, находясь в открытых сосудах, улетучиваются – испаряются. Высыхают полы, покрытые лаком или краской; сохнет выстиранное белье, жидкость превращается в пар при любой температуре.


Слайд 4

Мы знаем, что молекулы любой жидкости находятся в непрерывном и беспорядочном движении. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы, тем больше средняя кинетическая энергия частицы. Но даже при невысоких температурах отдельные молекулы могут иметь такую кинетическую энергию, что окажутся способными преодолеть силы притяжения между молекулами и покинуть жидкость. Вылетая наружу, эти молекулы образуют над жидкостью пар. Испарение


Слайд 5

Конденсация В открытых сосудах большая часть молекул пара рассеивается в воздухе. Но небольшая их часть, беспорядочно двигаясь над поверхностью жидкости, возвращается обратно. Конденсация – это переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Конденсацией объясняется образование облаков. Водяной пар, поднимаясь над поверхностью Земли, охлаждается, и молекулы воды конденсируются в мельчайшие капельки, скопление которых и представляет собой облака.


Слайд 6

Конденсацией пара объясняется также образование тумана после захода Солнца и ночное выпадение росы. Конденсация


Слайд 7

При испарении жидкость охлаждается, поскольку ее покидают наиболее быстрые молекулы и средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. Охлаждение жидкости при испарении легко заметить, капнув на руку немного эфира или спирта (эти жидкости быстро испаряются). Тепловые явления, сопровождающие испарение и конденсацию


Слайд 8

Тепловые явления, сопровождающие испарение и конденсацию При конденсации пара выделяется такое же количество теплоты, какое поглощается при испарении. По этой причине ожог струей горячего пара намного опаснее ожога горячей водой. Пар конденсируется на коже, и количество теплоты, выделившееся при конденсации, усиливает ожог.


Слайд 9

Испарение в жизни растений Для успешного фотосинтеза клетки наземных растений должны поддерживать самое тесное соприкосновение с окружающей атмосферой, снабжающей их углекислым газом; однако это неизбежно приводит к тому, что насыщающая клетки вода непрерывно испаряется в окружающее пространство. Очень немногие растения, например мхи и лишайники, могут выдерживать длительные перерывы в водоснабжении и переносить это время в состоянии полного высыхания.


Слайд 10

Для громадного большинства высших растений такое высыхание было бы смертельно, а потому расход воды у них примерно равен ее приходу. Чтобы представить себе масштабы испарения воды растениями, приведем такой пример: за один вегетационный период одно растение подсолнечника или кукурузы испаряет до 200кг и более воды. При таком энергичном расходовании требуется не менее энергичное добывание воды. Для этого служит корневая система, размеры которой огромны. Испарение в жизни растений


Слайд 11

Интересны растения пустынь. Это, например, кактусы - растения с толстыми мясистыми стволами, листья которых превратились в колючки. У них незначительная поверхность при большом объеме, толстые покровы, мало проницаемые для воды и водяного пара. Поэтому даже в сильную жару кактусы испаряют мало воды. Испарение в жизни растений


Слайд 12

Роль процесса испарения для животных, птиц и человека Испарение-это наиболее легко регулируемый способ уменьшения внутренней энергии. Для терморегуляции организма важную роль играет потоотделение, оно обеспечивает постоянство температуры тела человека или животного. Нормальным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40 до 60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем тело человека, то обильное выделение пота ведет к охлаждению организма. У человека потоотделение начинается всякий раз, когда температура тела поднимается выше средней нормальной температуры 36,7градусов. В условиях умеренного климата за сутки выделяется около 900 мл пота, но при очень сильной жаре и достаточном снабжении водой и солями эта величина может возрасти до 12 л.


Слайд 13

Производились опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при постепенном нагревании в сухом воздухе наш организм способен выдержать не только температуру кипения воды, но иногда даже до 160С, как доказали английские физики Благден и Чентри, которые проводили ради опыта целые часы в натопленной печи хлебопекарни. Организм наш фактически не принимает этой температуры, он борется с нагреванием посредством обильного выделения пота. Единственные необходимые условия – чтобы тело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух был сух Какую жару мы способны переносить


Слайд 14

Роль процесса испарения для животных и птиц Известно, например, что верблюд может две недели не пить. Верблюд почти не потеет даже в сорокаградусную жару. Его тело покрыто густой и плотной шерстью – шерсть спасает от перегрева (на спине верблюда в знойной полдень она нагрета до восьмидесяти градусов, а кожа под ней – лишь до сорока!). Шерсть препятствует и испарению влаги из организма. Верблюд никогда, даже в самый зной, не раскрывает рта: ведь со слизистой оболочки ротовой полости испаряется много воды! Частота дыхания верблюда 8 раз минуту. У верблюда имеется очень любопытное приспособление для сохранения воды впрок. Известно, что из жира, когда он «сгорает» в организме, получается много воды – 107 г из 100 г жира. Таким образом, из своих горбов верблюд при необходимости может извлечь до 50 килограммов воды.


Слайд 15

В теплорегуляции птиц большую роль играют воздушные мешки. В жаркое время с внутренней поверхности воздушных мешков испаряется влага, что способствует охлаждению организма. В связи с этим птица в жаркую погоду открывает клюв Роль процесса испарения для животных и птиц


Слайд 16

Особенности теплового расширения воды Вода занимает исключительное место в растительном и животном мире. Вода составляет основу жизни растений, животных, человека. Тело человека на 70% состоит из воды. Плотность воды равна 1000 кг/м3, а льда - около 920 кг/м3. Именно поэтому лёд плавает на поверхности воды. Лед, получившийся из воды, будет иметь больший объём. Например, объём льда, образовавшегося из воды массой 500 г, будет равен 545 см3. В этом можно убедиться на довольно простом опыте. Если полностью заполненную водой бутылку выставить в морозный день на улицу, то при замерзании объём воды увеличивается, и, так как бутылка препятствует расширению образовавшегося льда, то лед разрывает её.


Слайд 17

Изменение объема воды при ее замерзании Неприятным последствием своеобразного поведения воды является разрыв водопроводных труб во время зимних холодов. Подобное явление происходит и в природе. Вода, замерзая, разрушает даже гранит. На рисунке показано, как происходит разрушение берега реки замерзающей водой.


Слайд 18

Изменение объема воды при нагревании Мы знаем, что почти все тела, независимо от их агрегатного состояния, при нагревании расширяются, т. е. увеличивают свой объем, а плотность вещества при этом уменьшается. Вода же ведет себя по-другому. Лишь с 4 градусов объем воды начинает при нагревании возрастать, а плотность уменьшаться. Плотность воды уменьшается и при охлаждении воды ниже 4 градусов. Таким образом, при температуре +4 градуса плотность воды самая большая.


Слайд 19

Изменение объема воды при охлаждении При охлаждении воды верхние слои, охладившись до 4 градусов, становятся наиболее плотными и опускаются вниз. Поэтому зимой в реке подо льдом распределение температуры воды идет от нуля градусов наверху до +4градусов внизу. Дальнейшее охлаждение воды сильно замедлится, т.к. вода обладает малой теплопроводностью. Особенности теплового расширения воды имеют важное значение для жизни разнообразных водорослей, а также рыб и других живых организмов в водоёмах.


Слайд 20

Почему киты не замерзают? Изучение миграции китов показало, что они много времени проводят в холодных арктических или антарктических водах. Киты, которые являются теплокровными животными и сохраняют температуру тела постоянной, месяцами плавают среди глыб льда и прекрасно себя чувствуют! Спрашивается, почему они не замерзают? Главным средством защиты китов от холода является мощный слой жира, достигающий полуметровой толщины. Но толщина жирового слоя у кита не везде одинакова. Кит передвигается в основном за счёт движений хвоста. Чтобы не мешать работе мышц, слой жира вблизи хвоста становится очень тонким. Это значительно увеличивает отдачу тепла окружающей среде и может привести в опасному переохлаждению организма. Кит может простудиться!


Слайд 21

Как сохранить тепло? Оказывается, что киты сохраняют тепло благодаря особому устройству системы кровообращения. Сердце гонит кровь к мышцам хвостового плавника по артериям. В мышцах эти артерии распадаются на капиллярные сосуды, которые снабжают мышцу кислородом и питательными веществами. Затем кровь из капиллярных сосудов собирается в вены и возвращается во внутренние области тела кита Артериальная кровь идёт из внутренних областей тела и поэтому имеет высокую температуру. А венозная кровь идёт из капилляров мышцы, соприкасающейся с холодной водой, и поэтому имеет низкую температуру.


Слайд 22

Как сохранить тепло? В единицу времени мышца отдаёт холодной воде столько же тепла, сколько получает: Как можно уменьшить это количество теплоты ? Удельную теплоёмкость крови c и массу крови m изменить нельзя. Остаётся только один выход – изменить разность температур. Именно так природа и поступает. Она уменьшает разность температур артериальной и венозной крови за счёт того, что артерии и вены проходят, тесно соприкасаясь друг с другом. В результате усиливается теплообмен между потоками тёплой артериальной и холодной венозной крови. Теперь вместо того, чтобы отдавать тепло морской воде, артериальная кровь отдаёт его венозной крови, а та движется внутрь тела кита, и поэтому это тепло сберегается. Так что кит в некотором смысле является живым теплообменником.


Слайд 23

Вернемся к людям Аналогичная система у человека развита меньше, поскольку нам с вами не надо месяцами плавать в холодных антарктических водах. Но зато у человека эта система умеет работать в обе стороны т.е. защищать и от холода, и от жары. Если опустить руку в холодную воду, то организм автоматически начнет экономить тепло. Подкожные вены сузятся, а те, которые расположены вблизи артерий, расширятся и начнут пропускать через себя основной поток венозной крови. А если опустить руку в горячую воду? - Тогда всё будет происходить наоборот. Подкожные вены расширятся, а расположенные вблизи артерии сузятся


Слайд 24

Роль кровообращения в теплорегуляции человека и животных Скорость отдачи тепла зависит от разности температур между внутренними областями тела и его поверхностью, а также между кожей и окружающей средой. Потеря тепла через кожу путём излучения, конвекции и теплопроводности зависит от количества протекающей через кожу крови. При слабом кровотоке температура кожи приближается к температуре окружающей среды, а при сильном – к температуре внутренних областей тела. У человека скорость кровотока в коже (на 100 г массы) может варьироваться от 1 мл/мин на холоде до 100 мл/мин при высокой температуре среды, благодаря чему теплоотдача может увеличиваться в 5-6 раз.


Слайд 25

Роль пищевых продуктов в энергообмене Все животные и человек получают тепло и энергию из двух источников: - извне - благодаря теплообмену с внешней средой; -изнутри - благодаря расщеплению в клетках химических субстратов. Каждое млекопитающее должно ежедневно получать с пищей продукты, снабжающие его энергией (углеводы, жиры) и строительным материалом (белки), а также достаточное количество минеральных солей, клетчатки и витаминов – в правильных соотношениях. В жарком климате пищи потребляется меньше. Попадая в организм, продукты «сгорают», т.е. соединяются с кислородом, который содержится в крови. При этом выделяется энергия, которая и поддерживает жизнедеятельность организма. На упаковке многих продуктов указывают их энергетическую ценность, т.е. количество теплоты, выделяемое в организме при их «сгорании». Например, для 100г сахара это составит 1,66 МДж. Зная, что на испарение 1кг воды (1литра пота) требуется 2,3МДж,мы подсчитали, что такую же энергию выделят при «сгорании» в организме 140г сахара.


Слайд 26

ПРОБЛЕМА В каком случае горячий чай остынет сильнее: а) если сразу долить в чай холодное молоко и потом подождать 2 мин; б) если сначала подождать 2 мин, а потом долить холодное молоко? Результаты опроса среди учителей и учеников: ученики учителя


Слайд 27

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ Чай за то же время остынет сильнее, если сначала подождать 2 минуты, а затем долить холодного молока, т.к. сначала, - когда разность температур чая и окружающего воздуха велика, – идет интенсивный поток тепла от горячего тела к холодному, скорость остывания велика. Причем, доливание холодного молока сверху вызовет интенсивный теплообмен способом конвекции, что приведет к быстрому выравниваю температур.


Слайд 28

Заключение Выполнив данную работу, мы узнали много нового о том, как работают законы физики в живой природе. А начиналось все с маленькой задачки - как быстрее остудить чай, доливая в него молоко. Потом мы заинтересовались вопросами теплообмена, скоростью передачи теплоты и вопросами терморегуляции в мире животных и человека. Нас заинтересовали особые тепловые свойства воды, а также методы терморегуляции у растений. И в особенности нам всегда интересно знать все, что касается человека, как работают органы, обеспечивающие жизнедеятельность человека и животных. Мы надеемся, что наша работа будет интересна и другим учащимся.


×

HTML:





Ссылка: