Пингвините оцелеят в Антарктика
Моят канал в YouTube
Пингвините оцелеят в Антарктика?
Наскоро гледах документален филм, "пингвините: Spy в сбирката" от Би Би Си и вдъхновен, силно препоръчвам да се търси. Красива изстрел, така че всичко е направено с любов, а текстът гласи, Дейвид Тенант, 10-Доктора. Но темата за това как пингвини да оцелеят без храна или вода в суровия климат, което се случва само в света, не се разкрива до края.
Осигурява стандартни отговори:
дебелина 1. пингвините. Мазнини - много полезен вещество на литър мазнини съдържа повече енергия, отколкото един литър бензин, и коефициент на топлопроводимост от 0,2 W / (m * K), подобно на дърво или в добри тухли, е голям, за да омекоти ударите. Известно е, че пингвини правят за зимата се набира Жирков, и докато стои на един плаващ леден къс теглото им се намалява наполовина! Под "изгаряне" на мазнините, както се очакваше, той произвежда въглероден двуокис и вода, което отчасти обяснява как е възможно да се освободи изцяло без пиене. Така наречените метаболитен от вода или ендогенен. Мъжът по този начин получава само около 10% от необходимата вода до него и пингвин - всичко на 100%. Филмът показва как бедни мъже излюпени пилета, бяха уморени от чакане и да станат майки на отчаяние има сняг, но това е в краен случай, много от него не се яде, че боли много енергия отива в нагряване и топене.
2. Penguins пухкав. Те имат много дълги пера, предпазва от антарктически ветрове и да се създаде мощен слой от "заключен" на въздуха, които не могат да образуват поток конвективни и затова много лош проводник на топлина. Коефициент на топлопроводимост достигне около 0.04 W / (m * K), е почти по-добра изолация, която може да бъде получена на земята, без да се прибягва до вакуум.
3. Пингвините голям. Ако вземете едно животно и го увеличи във всички измерения к пъти, обемът му ще се увеличи с времето k3, и площта на повърхността - само K2 пъти. производство на топлина е пропорционална на силата на звука (топлокръвни животни се нуждаят от минимум производството на енергия почти всяка клетка на тялото), и загуба - площ. Чаша чай изстива много бързо, все пак, и е направен от дебел порцелан и стомана барабана 200-литров се охлади, и един ден просто се дължи на неговия размер. Увеличаването на размера на обекта 10 пъти, 1000 пъти, ние увеличи обема (200 мл до 200 L), и само на 100-кратно - повърхността.
Много хора смятат, че котките в тяхната козина трябва да са много горещи в нашите апартаменти. Нищо подобно - за тях температурата в помещението е много удобна, тя може да бъде дори по-топло, не без основание котки да обичат да лежи на слънце! Обяснението е същият: те са малки, съотношението на обема и повърхността е много по-малък от нашия, принуждавайки при същата температура да се прибегне до най-добрата изолация.
Императорските пингвини се чудят такива големи - 120 см височина - и полярни мечки значително по-големи, отколкото техните "декартови" братя.
4. Пингвините общителен. Те презимуват огромни тълпи и буквално натиснат един срещу друг, така че вятърът почти не може да се влиза и замразяване на тези poseredinke седнал. По този начин, те като че ли се създава огромно тяло, отново повишаване на съотношението между обема и повърхността. Сега околния въздух отворени само върховете на пингвини, с изключение на пингвини, застанали на ръба на замръзване и се движат към центъра, а на тяхно място се вземат от други, така че никой обиден.
Освен това е посочено съвсем конкретно - как всички мускули в краката и перки, разположени в торса пингвин безопасен подслон пера като той стои като статив, на два крака и опашка, за черно-бял цвят, в който пингвина да се наслаждават на слънцето, обръщайки се към него назад, или се разхладите, превръщайки корема.
Зад кулисите е най-важният проблем. Пингвините не може напълно да се изолират от външния свят, те се нуждаят от кислород, и се извлича от въздуха чрез белите дробове. Тъй като увеличава разхода на кислород, пропорционално на масата на животното, както и зоната на белия дроб повърхност зад не расте като k2 и как k3. За по-големи животни като нас или пингвини комбинирана площ от алвеолите в порядък по-голяма от площта на кожата! И не ги всички пера защити, тъй като за газ обмен не е нещо, което ние не попречи вентилация и дори организира принудени, което прави вдишвания! В резултат на светлина излизане на въздуха се загрява до температурата на тялото (Penguin е 39..40o С) и има 100% влажен, носейки със себе си благородни водата.
Air Penguin вдишва много и колко вдишвания в минута решения - е лесно да се определи, ние веднага намери топлина и влага загуба на свързана с него. Учените са преброени и са стигнали до извода, странно - те не бива да пропускате няма вода, няма сила, за да оцелеят на леда. Това е само пингвини някак си живеят и повишаване на потомство. Много копия бяха счупени, как го правят, и отговорът се оказва лъжа под носа му.
По-конкретно, под клюна. И при бозайници и птици в главата има носната кухина, през които вдишвания въздух. Това е кост - костна характерна форма, образуваща множество фини канала за всмукване на въздух и следователно има огромна площ. Ето защо на носа по време на дишане чува хрипове - шум бурните въздушни потоци, протичащи през каналите. В Penguin носната кухина е особено голяма (въпреки че на 5-тонни морски слонове те не се конкурират) и е настроен за работа като регенеративен топлообменник, спестяване на около 80% от топлината и влагата.
Следващата фигура илюстрира много опростен начин, как работи. Вместо непрекъснат процес, ние сме представени, като въздушният последователно преминава през секциите на носната кухина (по принцип това не е така ясно разделени) и всеки път, когато температурата на входящия въздух и назална конха е напълно изравнени. Числата също избрани "кръгли", че всичко е ясно.
Така че, Penguin току-що издишвания въздух, както и разпределението на температурата става, както е показано в горната част (все още вярвам в думата, която е сега виждаме, че това е наистина стабилно състояние). Сега идва глътка студено (-40) антарктически въздух. Тя пада в първата камера загрява до -20 ° С. Отново, за простота, ние приемаме, че капацитетът на топлина от една и съща, а след това въздухът се затопля до -30, камерата се връща към тях едни и същи. Air пробиви във втората камера се загрява до -10 ° С и затопляне до -20 и така нататък. Както можем да видим, конусовиден дава входящия въздух към натрупаната топлина, така че светлината влиза въздуха на 20. След това се загрява до 40 от светлината, тя отнема енергия. В допълнение, има насищане с водни пари, повече за това по-късно. И накрая, ние подхранваме горната верига и да гледат как издишването. Сега на въздуха от белите дробове затопля носната раковина, толкова много, така, че излиза от ноздрите, охладена до -20 ° С. Разбира се, някои топлина няма, но вместо въздух за отопление от -40 до +40 сами по себе си, но имаме отопление до 20 градуса, а останалата част е изчезнала, защото на отработения въздух косвено (чрез посредник - носната раковина) загрява входящите и в насрещно течение когато всеки път, температурната разлика между нагрява и охлажда въздуха е малък.
Остава да се каже повече за запазването на вода. Когато въздух от белите дробове със 100% влажност на въздуха започва да се охлади, тя вече не може да се запази толкова вода, пара, което води до кондензат пада върху назална конха. Ноздрите въздуха преминава още влажност 100%, но е относителната влажност. Абсолютната също значително намалява, от около 51 г / m3 до 1.1 (виж калкулатор влажност). Входящият сух въздух, отопление все още ще бъде наситен с влага и по този начин отново да се върне като кондензат към белите дробове.
Отново, имайте предвид, че всички количества, дадени тук за удобство, температура и влажност може да не бъдат третирани независимо, защото изпарението на влага достойни енергия, и се връща в кондензацията. Правилно да се създаде система от нелинейни частични диференциални уравнения за температура и влажност (пределна концентрация на водна пара зависи от температурата) и решаване на посочените гранични условия, които ще отговорят спестява около 80% от топлината и влагата. Нека го оставим да биолози.
Освен регенеративен топлообменник в носната кухина, все още има Penguin в противоток обмен "течност-течност" в кръвоносната система, те намаляват топлинните загуби през краката и перките, което е особено полезно, когато пингвин във вода.