Metodický list = učitel

 

Tematické zařazení experimentu

• teplo
• teplo přijaté nebo odevzdané tělesem
• změna vnitřní energie tělesa při tepelné výměně
• termoregulace
• jednota organismů s prostředím, přizpůsobivost organismů prostředí

 

Cíl experimentu

• Cílem experimentu je porovnání ochlazování těles rozličných velikostí.

 

Poznámky k realizaci experimentu

• Savci, včetně lidí, jsou teplejší než jejich okolí, a proto neustále ztrácejí své teplo. Rychlost, jakou se to děje, závisí na tvaru zvířete, na vrstvě tuku pod kůží a na teplotě okolí. Čím více kůže je v kontaktu s okolím, tím rychlejší jsou ztráty tepla. Proto ochlazovací křivky zvířat, rozličných velikostí závisí na poměru mezi povrchem a objemem jejich těl.
• Ztráty tepla zvířat je možné zkoumat s využitím laboratorního modelu vytvořeného z lahví s vodou.

 

Závěry z experimentu

• Teplota vody ve větší láhvi klesala pomaleji než teplota vody v malé lahvi. Výsledná teplota vody v malé lahvi je nižší.
• Větší zvířata si dokáží udržet teplo delší dobu než malá zvířata. Je to výsledek rozdílného poměru mezi povrchem a objemem každého z nich. Malé zvíře má větší povrch vzhledem ke své velikosti ve srovnání s velkým (dospělým) zvířetem. Proto malá zvířata, podobně jako i miminka, jsou náchylnější na ztrácení tepla.
• Osmiletý chlapec má asi o 36% větší plochu tělesného povrchu na kilogram tělesné hmotnosti ve srovnání s mladým mužem. Při koupání se ve studené vodě se proto může podchladit mnohem rychleji.
• V chladném počasí se živočichové svinují do klubíčka, čímž značně zmenšují vnější povrch svého těla, což vede ke snížení ztrát tepla.

 

Žákovské aktivity

• Výpočet objemu a velikosti povrchu obou lahví, porovnání jejich poměru s naměřenými křivkami ochlazování.

 

Trochu teorie:

• Savci (včetně lidí) jsou teplejší než jejich okolí, a proto neustále svému okolí předávají teplo. Rychlost, jakou se to děje, závisí na jejich tvaru, tukové vrstvy pod kůží a na teplotě okolí. Čím více pokožky je v kontaktu s okolím, tím rychlejší je ztráta tepla. Proto ochlazovací křivky zvířat nebo i jiných těles, s různými velikostmi závisí na poměru mezi povrchem a objemem každého z nich.

 

Souvislost se životem, přírodou a praxí:

• Většina tepla, které vzniká z metabolické energie v biochemických procesech v těle zvířat uniká z těla přes jejich pokožku . Proto má velikost povrchu zvířete klíčovou roli pro schopnost zvířete uchovat si teplo vzniklé v metabolických procesech. Od této schopnosti pak dále závisí maximální metabolický poměr a maximální metabolický výkon zvířete.
• Velké zvíře má větší povrch než malé, a proto je schopné vyvinout větší výkon. Na druhé straně ale má velké zvíře i větší hmotnost než malé zvíře a protože hmotnost stoupá s velikostí zvířete rychleji než obsah pokožky, jeho metabolický poměr na jeden kilogram se snižuje. Typické bazální metabolické poměry, které odpovídají odpočívající zvířeti, jsou 5,2 W / kg pro holuba, 1,2 W / kg pro člověka a 0,67 W / kg pro krávu.
• Afričtí sloni částečně překonávají omezení svých obrovských těl dané malým poměrem mezi povrchem a hmotností svými obrovskými ušimi, které jim pomáhají udržet správný metabolický poměr. U ptáků se zvětšující se velikostí se metabolický poměr, a tedy i výkon na kilogram, snižuje, zatímco práce, kterou pták musí vyvinout, aby létal, zůstává stejná. Větší ptáci, jako např. pštros , proto nejsou přizpůsobeny na létání v porovnání s menšími.