Номер 2.52, страница 13 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 2. Виды теплопередачи - номер 2.52, страница 13.

Условие.

2.52. Известно, что гуси, куропатки и другие птицы (рис. 12) зимой ходят по снегу и не мерзнут. Почему же мы с вами не можем долго ходить босиком по снегу?

Рис. 12

Решение.

Птицы, такие как гуси и куропатки, могут долго ходить по снегу и не мерзнуть благодаря нескольким уникальным физиологическим адаптациям, которых нет у человека. Основной механизм, защищающий их от холода, — это система противоточного теплообмена в лапах.

Суть этой системы в том, что артерии, несущие теплую кровь от сердца к лапам, расположены вплотную к венам, по которым холодная кровь возвращается обратно к телу. За счет близкого расположения тепло от артериальной крови передается холодной венозной крови, согревая ее еще до того, как она достигнет жизненно важных органов. Одновременно артериальная кровь, доходя до лап, уже значительно охлаждена. В результате разница температур между поверхностью лап птицы и снегом становится минимальной, что резко сокращает потери тепла в окружающую среду. Благодаря этому температура лап может быть всего на несколько градусов выше нуля, что для птиц совершенно безопасно.

Кроме того, сами лапы птиц состоят в основном из костей, сухожилий и ороговевшей кожи. В них практически нет мышечной ткани и чувствительных нервных окончаний, поэтому они не требуют интенсивного кровоснабжения и могут функционировать при очень низких температурах без риска повреждения.

Ступни человека устроены совершенно иначе. Они содержат много мышц, нервов и густую сеть кровеносных сосудов, которым для нормальной работы необходимо поддерживать высокую температуру, близкую к температуре тела ($ \sim 36.6$ °C). У нас нет такой эффективной системы противоточного теплообмена, как у птиц. Поэтому, когда человек встает босиком на снег, большая разница температур между ступней и снегом приводит к очень быстрой и интенсивной потере тепла. В ответ организм рефлекторно сужает кровеносные сосуды в конечностях, чтобы сохранить тепло для внутренних органов. Это приводит к еще большему охлаждению ступней, появлению боли и, при длительном контакте со снегом, к обморожению.

Ответ: Люди не могут долго ходить босиком по снегу из-за отсутствия специальных физиологических адаптаций для сохранения тепла, которые есть у птиц. Ключевую роль у птиц играет система противоточного теплообмена в лапах, которая охлаждает кровь, идущую к лапам, и подогревает кровь, возвращающуюся к телу, что кардинально снижает теплопотери. Кроме того, ткани лап птиц устойчивы к холоду. У человека таких механизмов нет, поэтому его ступни быстро теряют тепло, что ведет к переохлаждению и обморожению.