Номер 51, страница 11 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение - номер 51, страница 11.

Условие.

51. а) Почему утки и другие водоплавающие птицы могут долгое время находиться в холодной воде и при этом не переохлаждаются?

б) Объясните назначение толстого слоя подкожного жира у китов, тюленей и других животных, обитающих в водах полярных морей.

в) Почему животные, живущие в холодных странах, имеют более густой волосяной покров, чем животные, обитающие в жарких странах?

Решение.

а) Утки и другие водоплавающие птицы могут долгое время находиться в холодной воде и не переохлаждаться благодаря нескольким адаптациям. Во-первых, их перьевой покров состоит из двух слоев. Наружные перья смазаны жиром, который выделяет копчиковая железа, что делает их водонепроницаемыми и не позволяет воде достигать кожи. Под этим слоем находится густой слой пуха, который задерживает большое количество воздуха. Воздух является плохим проводником тепла (обладает низкой теплопроводностью), поэтому воздушная прослойка служит отличным теплоизолятором, сохраняя тепло тела птицы. Во-вторых, у них есть слой подкожного жира, который также выполняет теплоизоляционную функцию. В-третьих, в лапах птиц, которые не покрыты перьями, действует механизм "противоточного теплообмена": артерии с теплой кровью, идущей к лапам, плотно прилегают к венам с холодной кровью, возвращающейся от лап. Тепло от артериальной крови передается венозной, согревая ее перед возвращением в тело и охлаждая артериальную кровь, идущую в лапы. Это минимизирует потери тепла через конечности.

Ответ: Основными причинами являются водонепроницаемый перьевой покров, теплоизолирующая воздушная прослойка в пухе, слой подкожного жира и специальная система кровообращения в лапах (противоточный теплообмен), которые вместе эффективно снижают потери тепла в холодной воде.

б) Толстый слой подкожного жира (ворвань) у китов, тюленей и других морских млекопитающих, обитающих в полярных морях, выполняет несколько жизненно важных функций. Главная из них – теплоизоляция. Жир обладает очень низкой теплопроводностью, что крайне важно в холодной воде, которая отводит тепло от тела примерно в 25 раз быстрее, чем воздух. Этот слой помогает поддерживать постоянную высокую температуру тела, предотвращая переохлаждение. Кроме того, жир является мощным энергетическим запасом, который используется животными во время длительных миграций или в периоды, когда пища недоступна. Также, поскольку жир легче воды, он увеличивает плавучесть животного, помогая ему держаться на воде с меньшими затратами энергии. Наконец, слой жира придает телу обтекаемую форму, что уменьшает сопротивление воды при плавании.

Ответ: Толстый слой подкожного жира служит в первую очередь для теплоизоляции в холодной воде, а также является запасом энергии, улучшает плавучесть и придает телу обтекаемую форму.

в) Животные, живущие в холодных странах, имеют более густой волосяной покров (мех) по сравнению с животными из жарких стран, поскольку мех является ключевым элементом терморегуляции. Основной принцип его действия заключается в создании теплоизолирующего слоя. Густые волосы, особенно плотный подшерсток, задерживают между собой большое количество неподвижного воздуха. Воздух – очень плохой проводник тепла. Эта воздушная прослойка, находящаяся у самой кожи, препятствует отдаче тепла от тела животного в холодную окружающую среду, работая по принципу теплоизолятора. Чем гуще и длиннее мех, тем толще воздушный слой и тем эффективнее сохраняется тепло. У животных в жарких странах, наоборот, стоит задача не перегреться, а эффективно отдавать излишки тепла. Поэтому их волосяной покров редкий и короткий, что не мешает конвекции и испарению пота с поверхности кожи, способствуя охлаждению организма.

Ответ: Густой волосяной покров у животных в холодных странах необходим для удержания слоя воздуха у поверхности кожи, который, обладая низкой теплопроводностью, служит теплоизолятором и предотвращает потерю тепла организмом.