Nie jest bardziej prawdopodobne, że stracisz ciepło z głowy niż inne części ciała – z wyjątkiem rąk i stóp. Taylora Mackenziego
Gdy pogoda zaczyna się ochładzać, a ubrania zimowe zaczynają rotować w naszych szafach, powstają osobliwe kombinacje: szorty i szaliki; stringi i kurtki; Koszulki i czapki. To ostatnie często tłumaczy się starym powiedzeniem: tracisz większość głowy przez głowę. Ale w rzeczywistości naukowcy wiedzą, że to nieprawda.
Najpierw wróćmy do podstaw wymiany ciepła.
Wymiana ciepła u człowieka jest podyktowana kombinacją zasad fizycznych, różnic w kształcie i wielkości ciała oraz fizjologicznych mechanizmów kontrolnych, takich jak zmieniony przepływ krwi przez skórę, dreszcze i pocenie się. Te interakcje utrzymują stabilną temperaturę głębokiego ciała, która zwykle wynosi nieco poniżej 37°C.
Kompletujemy wszystkie dokumenty (wymagana jest kopia paszportu i XNUMX zdjęcia) potrzebne do ekstremalne przetrwanie 13.7°C i 46.5°C, prawdopodobnie poczujesz się nieszczęśliwie i źle, gdy temperatura spadnie poniżej 35°C lub wzrośnie powyżej 40°C.
Zasady fizyczne
Patrząc poza ciało, ciepło jest wymieniane między wszystkimi przedmiotami drogą suchą (promieniowanie, konwekcja, przewodzenie) oraz poprzez parowanie wilgoci.
W przypadku szlaków suchych energia cieplna przemieszcza się z gorętszych do chłodniejszych regionów, a jej kurs wymiany zależy od różnicy temperatur między tymi obiektami.
W przypadku chłodzenia wyparnego cząsteczki wody opuszczają wilgotne powierzchnie, aby dostać się do mniej wilgotnego powietrza, zabierając ze sobą ciepło.
To są pierwsze zasady wymiany ciepła.
Kształt i rozmiar ciała
Ciepło jest prawdopodobnie szybciej tracone z większych powierzchni. Niemniej jednak duże masy mają większą stabilność termiczną i są odporne na szybkie i znaczące zmiany temperatury. Zatem wzajemne oddziaływanie pola powierzchni i masy zapewnia kolejną pierwszą zasadę: zmiana temperatury dowolnego obiektu jest podyktowana stosunkiem jego pola powierzchni do jego masy.
Tak więc cienki prostokątny pryzmat bardzo szybko traci ciepło, podczas gdy kula, która ma najmniejszy stosunek powierzchni do objętości ze wszystkich obiektów, zapewnia największą odporność na utratę ciepła. Stosunkowo kulisty kształt ludzkiej głowy skłania nas zatem do zakwestionowania mitu utraty ciepła na podstawie nauki o pierwszych zasadach.
Dziób tukana toco pozwala ptakowi szybko się ochłodzić. Flickr/Brent
Ale nie możemy ignorować fizjologicznej kontroli przepływu krwi przez skórę, ponieważ w ten sposób ciepło jest transportowane do skóry w celu rozproszenia i pocenia się, co ułatwia utratę ciepła, gdy powietrze jest cieplejsze niż skóra.
Istnieje wiele przykładów na to, jak dobór naturalny doprowadził do zmian fizjologicznych wspierających regulację temperatury. Weźmy tukana toko: duża powierzchnia dzioba tego ptaka w połączeniu z jego ukrwieniem umożliwia, bardzo wydajne odprowadzanie ciepła. To samo dotyczy uszu słonia.
U ludzi najbliższymi odpowiednikami są dłonie i stopy.
Kontrola fizjologiczna
Głowa nie jest idealnym grzejnikiem, mimo że ma wiele naczyń krwionośnych blisko jej powierzchni, ponieważ jej skóra przepływa krwią nie różni się znacząco kiedy ktoś odpoczywa wygodnie lub dramatycznie schłodzony. Nawet jeśli ktoś ma niebezpiecznie wysoka temperatura, przepływ krwi przez skórę głowy wzrasta znacznie mniej niż w przypadku dłonie i stopy dla tego samego bodźca grzewczego.
Dodatkowo większość głów ma około 50% pokrycia włosów, co zatrzymuje powietrze i izoluje przed wymianą ciepła. Chociaż (niestety) nie wszystkie głowy zgadzają się z tym uogólnieniem.
Głowica nie nadaje się również do chłodzenia wyparnego. Podczas gdy czoło jest najbardziej płodny miejsce wydzielania potu na jednostkę powierzchni, gdy odpoczywamy, pocenie się z miejsc wewnątrz linii włosów występuje o occurs połowa tej stawki.
Rękawiczki i skarpetki zapewnią Ci ciepło. K Hatanaka
W rzeczywistości głowa reprezentuje tylko o 7% powierzchni ciała, więc jego udział w chłodzeniu wyparnym całego ciała w spoczynku wynosi tylko 10% i jest mniejszy niż w przypadku dłoni, pleców, uda i podudzia. Chociaż ta utrata ciepła może się potroić podczas ćwiczeń, nadal stanowi tylko 13% całkowitego parowania.
Wydawałoby się więc, że chociaż temperatura głowicy sprawia, że jest ona dobrze przystosowana do utraty ciepła, ani jej geometria, ani fizjologiczne reakcje na ogrzewanie lub chłodzenie nie sprawiają, że jest to krytyczne miejsce utraty ciepła.
Zakrycie głowy nie jest bardziej skuteczne w utrzymywaniu ciepła niż zakrywanie większości innych obszarów ciała. Innymi słowy, jest mniej prawdopodobne, że stracisz ciepło z głowy niż inne części ciała – z wyjątkiem rąk i stóp. Więc najlepiej nosić rękawiczki i skarpetki.
O autorze
Nigel Taylor, profesor nadzwyczajny fizjologii termicznej, Uniwersytet Wollongong
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Książki o środowisku z listy bestsellerów Amazon
"Cicha wiosna"
autorstwa Rachel Carson
Ta klasyczna książka jest kamieniem milowym w historii ekologii, zwracającym uwagę na szkodliwe działanie pestycydów i ich wpływ na świat przyrody. Praca Carsona pomogła zainspirować nowoczesny ruch ekologiczny i pozostaje aktualna dzisiaj, gdy nadal zmagamy się z wyzwaniami zdrowia środowiskowego.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Ziemia niezdatna do zamieszkania: życie po ociepleniu”
David Wallace-Wells
W tej książce David Wallace-Wells ostrzega przed niszczycielskimi skutkami zmian klimatu i pilną potrzebą rozwiązania tego globalnego kryzysu. Książka opiera się na badaniach naukowych i rzeczywistych przykładach, aby zapewnić otrzeźwiające spojrzenie na przyszłość, przed którą staniemy, jeśli nie podejmiemy działań.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Sekretne życie drzew: co czują, jak się komunikują? Odkrycia z sekretnego świata”
przez Petera Wohllebena
W tej książce Peter Wohlleben bada fascynujący świat drzew i ich rolę w ekosystemie. Książka opiera się na badaniach naukowych i własnych doświadczeniach Wohllebena jako leśnika, aby zaoferować wgląd w złożone sposoby, w jakie drzewa wchodzą w interakcje ze sobą i ze światem przyrody.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Nasz dom się pali: sceny z rodziny i planety w kryzysie”
autorstwa Grety Thunberg, Svante Thunberg i Maleny Ernman
W tej książce aktywistka klimatyczna Greta Thunberg i jej rodzina przedstawiają osobistą relację ze swojej podróży mającej na celu podniesienie świadomości na temat pilnej potrzeby zajęcia się zmianami klimatycznymi. Książka stanowi mocny i poruszający opis wyzwań, przed którymi stoimy, oraz potrzeby działania.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Szóste wymieranie: nienaturalna historia”
Elżbieta Kolbert
W tej książce Elizabeth Kolbert bada trwające masowe wymieranie gatunków spowodowane działalnością człowieka, opierając się na badaniach naukowych i przykładach z rzeczywistego świata, aby zapewnić trzeźwe spojrzenie na wpływ działalności człowieka na świat przyrody. Książka zawiera przekonujące wezwanie do działania na rzecz ochrony różnorodności życia na Ziemi.
