Pinguinii supraviețui în Antarctica
Canalul meu YouTube
Pinguinii supraviețui în Antarctica?
Recent vizionat documentarul „Pinguinii: Spion in Huddle“ de la BBC și inspirat, foarte recomanda sa se uite. împușcat frumos, așa că totul se face cu dragoste, iar textul citește, David Tennant, al 10-lea Doctor. Dar tema modului pinguini supraviețui fără hrană sau apă în climatul aspru, ceea ce se întâmplă numai în lume, nu este dezvăluit până la sfârșitul anului.
Oferă răspunsuri standard:
1. Penguins groase. Fat - o substanță foarte util într-un litru de grăsime conține mai multă energie decât un litru de benzină, iar coeficientul său de conductivitate termică de 0,2 W / (m * K), la fel ca un copac sau în cărămizi bune, este mare să se înmoaie loviturile. Este cunoscut faptul că pinguinii fac pentru iarna câștigă Zhirkov, și în timp ce în picioare pe o baie de gheață sloi greutatea lor este redusă la jumătate! Prin „arderea“ de grăsime, așa cum era de așteptat, ea produce dioxid de carbon și apă, ceea ce explică în parte, cum este posibil să se renunțe în totalitate fără să bea. Produsul astfel numita metabolic prin apa sau endogenă. Omul în acest fel devine doar aproximativ 10% din apa necesară pentru ea, și un pinguin - toate 100%. Filmul arată cum masculii săraci eclozat puii au obosit de așteptare și să devină mame de disperare este zapada, dar este în ultimă instanță, o mulțime de ea nu mănâncă, doare o mulțime de energie merge în încălzire și de topire.
2. Penguins pufos. Ei au pene foarte lungi, protectoare de vânturile din Antarctica și de a crea un strat de aer puternic „blocat“, care nu se poate forma un flux convectiv, și, prin urmare, un conductor foarte slab de căldură. Coeficientul de conductivitate termică ajunge la aproximativ 0,04 W / (m * K), este aproape de izolare mai bună, care poate fi obținută pe Pământ, fără a recurge la un vid.
3. Penguins mari. Dacă luați un animal și măriți-l în toate dimensiunile k ori, volumul său va crește în timp k3, iar suprafața - numai ori k2. producerea de energie termică este proporțională cu volumul (animalele cu sânge cald au nevoie de o anumită generație minim de energie aproape fiecare celula a corpului) si sa pierdere - aria suprafeței. O ceașcă de ceai se răcește foarte repede, deși, și este realizat din porțelan groasă, și tamburul de oțel de 200 litri s-a răcit, și o zi pur și simplu, din cauza dimensiunii sale. Creșterea dimensiunii subiectului de 10 ori, de 1000 de ori, am crescut volumul (200 ml la 200 L) și doar o 100 de ori - suprafața.
Mulți oameni cred că pisicile din blana lor ar trebui să fie foarte cald în apartamentele noastre. Nimic de genul asta - pentru ei temperatura camerei este foarte confortabil, poate fi chiar mai cald, nu fără motiv, pisicile sunt atât de mândru de minciună în soare! Explicația este același: ele sunt mici, raportul dintre volumul raportat la aria suprafeței este mult mai mică decât a noastră, forțând la aceeași temperatură să recurgă la cea mai bună izolare.
Pinguinii imperiali de mirare astfel de mari - urșii polari și considerabil mai mari decât frații lor „carteziene“ - 120 cm în înălțime.
4. Penguins sociabil. Ei iernează mulțimi uriașe și literalmente presate unul împotriva celuilalt, astfel încât vântul aproape că nu se poate ajunge în interiorul și să înghețe cele poseredinke ședinței. Astfel, ele par a fi crearea unui corp imens, crescând din nou raportul dintre volumul de suprafață. Acum, aerul din jur doar vârfurile deschise de pinguini, cu excepția pinguini, în picioare pe marginea înghețării și se deplasează spre centru, iar locul lor este luat de alții, astfel că nimeni nu ofensat.
În continuare se face referire destul de precis - modul în care toate mușchii în picioare și aripioarele aranjate în Torso pene adăpost pinguin de sigur ca el sta ca un trepied, pe două picioare și o coadă, despre colorarea în alb și negru, în care pinguinul se poate încălzi la soare, întorcându-se spre el spate, sau răcori, de cotitură burtă.
În spatele scenei este cea mai importantă problemă. Pinguinii nu se pot izola complet de lumea exterioară, care au nevoie de oxigen, și este extras din aerul ambiant prin plămâni. Deoarece cererea crește de oxigen, în mod proporțional cu masa animalului, și suprafața pulmonară în spatele nu creste pe masura ce k2, și modul în care k3. Pentru animale mari ca noi sau pinguini zona alveolelor în ordinea de mărime mai mare decât suprafața pielii combinate! Și nu-i nici pene proteja, deoarece pentru gaz de schimb nu este ceva ce nu împiedicăm de ventilație, și chiar aranja forțată, ceea ce face respirații! Ca rezultat, aerul care iese lumina sa incalzit la temperatura corpului (pinguin este 39..40o C) și, de asemenea, are un umed de 100%, care transportă cu ea apa prețioasă.
Air Penguin inhaleaza respirații de mult și cât de multe pe minut de luare - este ușor de a determina, vom găsi imediat pierderea de căldură și de umiditate asociate cu ea. Oamenii de știință au numărat și a ajuns la concluzia ciudată - nu trebuie sa lipseasca nici apa, nici o putere, în scopul de a supraviețui pe gheață. Asta e doar pinguini cumva trăiesc și să ridice urmași. Multe lănci au fost rupte, cum o fac, iar răspunsul se dovedește a fi situată sub nas.
Mai precis, sub cioc. Și la mamifere și păsări în cap este cavitatea nazală, prin care aerul inhalat. Este cornetelor - os formă caracteristică, formând o multitudine de canale fine de admisie a aerului și, prin urmare, având o suprafață foarte mare suprafață. Acesta este motivul pentru nas în timpul gâfâieli șuierătoare - fluxuri de aer turbulente de zgomot care curge prin canale. La Penguin cavitatea nazala este deosebit de mare (deși o 5 tone sigilii elefant care nu concurează) și este reglat pentru a funcționa ca un schimbător de căldură regenerativ, economisind până la aproximativ 80% din căldura și umezeala.
Figura următoare ilustrează o manieră foarte simplificată, cum funcționează. In loc de un proces continuu, am reprezentat, ca și în cazul în care aerul trece secvențial prin secțiunile cavității nazale (în general, nu este atât de clar divizate) și de fiecare dată temperatura turbinate și aerul care intră este complet nivelat. Numerele selectate, de asemenea, „rotund“, că totul a fost clar.
Deci, Penguin tocmai aerul expirat, iar distribuția temperaturii a devenit așa cum se arată în partea de sus (dar cred în cuvântul care este acum vedem că este într-adevăr o stare de echilibru). Acum vine o gură de (-40) aerul rece din Antarctica. Ea se încadrează în prima cameră încălzită la -20 ° C. Din nou, pentru simplitate, vom presupune că capacitatea calorică a aceluiași, atunci aerul se încălzește până la -30, camera se întoarce la ei la fel. Air repede în a doua cameră încălzită la -10 și încălzirea la -20, și așa mai departe. După cum putem vedea, cornetelor dă aerul de intrare a căldurii acumulate, astfel încât lumina pătrunde în aer la +20. Apoi se încălzește la 40 de lumină, este nevoie de energie. În plus, există o saturație cu vapori de apă, mai mult pe care mai târziu. În cele din urmă, vom hrăni lanțul superior și urmăriți modul în care expiratie. Acum aerul din plămâni încălzește Concha nazală, atât de mult, astfel încât iese din nara, răcită la -20 ° C. Desigur, unele de căldură este plecat, dar în loc de încălzire a aerului -40-40 pe cont propriu, dar avem de încălzire la 20 de grade, iar restul este plecat, deoarece aerul evacuat în mod indirect (printr-un intermediar - Concha nazal) incalzeste de intrare, și în contra-curent când de fiecare dată când diferența de temperatură dintre aerul încălzit și răcit este mic.
Rămâne să spunem mai multe despre economisirea apei. Atunci când aerul din plamani, cu umiditate de 100% incepe sa se raceasca, ea nu mai poate reține la fel de mult de vapori de apă, cauzând condens cade pe turbinate. Nari aerul trece încă o umiditate de 100%, dar este umiditatea relativă. Absolut de asemenea a scăzut semnificativ, de la 51 g / m3 la 1,1 (vezi umiditate calculator). Viitoarea aer uscat, încălzire va fi în continuare saturat de umiditate și, astfel, va reveni din nou ca condensat la plamani.
Din nou, observăm, toate cantitățile date aici pentru comoditate, temperatura și umiditatea nu pot fi tratate în mod independent, deoarece evaporarea umezelii din energie decente, și este returnat în condensare. Corect ar crea un sistem de ecuații neliniare diferențiale parțiale pentru temperatură și umiditate (concentrația limită a vaporilor de apă depinde de temperatură) și să o rezolve pentru condițiile date la limită, care vor răspunde la economisește aproximativ 80% din căldura și umezeala. Să-l lase să biologi.
Mai mult, un schimbător de căldură regenerativ în cavitatea nazală, există încă un pinguin în schimbul contracurent „lichid-lichid“, în sistemul circulator, ele reduc pierderile de căldură prin picioare și aripioare, care este deosebit de util atunci când un pinguin în apă.