|
|
| |
כיצד מתחממים?
מאת: גלית בן צדוק
החורף הזה אמנם שחון, אך הלילות קרים. זוהי הזדמנות לדון עם התלמידים
בנושא: כיצד מתחממים?
האדם הוא יצור הומיאותרמי, כלומר: טמפרטורת הגוף שלו
קבועה, פחות או יותר (אצל אנשים בריאים היא 37.5-36.5 מעלות צלזיוס), וזאת גם כאשר
הטמפרטורה של הסביבה משתנה.
כיצד נשמר חום הגוף שלנו קבוע?
מנגנונים
ליצירה ולאיבוד של חום בגוף האדם
כדי שחום הגוף יישמר קבוע, יש צורך באיזון
בין התהליכים הבאים:
 |
יצירת חום בגוף
|
|
קליטת חום מהסביבה
|
|
איבוד חום מהגוף
|
איך חום הגוף נוצר?
חום הגוף
נוצר בתהליך של הפקת האנרגיה בתאים. החום נקלט בדם ועובר עם הדם בכל הגוף. בצורה
זאת הגוף כולו מתחמם, כמו בבית המצויד במערכת הסקה מרכזית, אשר מים חמים זורמים בה
בצינורות.
איך חום הגוף אובד?
רוב החום אובד מהגוף דרך שטח הפנים
של העור. כלי דם קטנים - נימים - עוברים סמוך מאוד לפני העור, החום עובר מהדם אל
שטח פני העור, ומשם - אל הסביבה.
חילוף חום בין גוף האדם לבין
הסביבה
חילוף החום בין גוף האדם לסביבתו מתבצע כמו חילוף חום בין גופים.
תהליך זה מתבצע בשלוש דרכים עיקריות:
| 1. |
הולכה - חום מגוף חם עובר לגוף חם
פחות, הנמצא אתו במגע צמוד.
קצב מעבר החום בהולכה נמצא ביחס ישר להפרש
הטמפרטורות בין שני הגופים. זוהי הסיבה שאנו מאבדים חום מהר יותר לסביבה קרה מאשר
לסביבה חמה.
|
| 2. |
הסעה - חום עובר מגוף כלשהו לנוזל
או לגז, הנמצאים בתנועה.
למשל: אנו מאבדים חום בהסעה מגופנו, כאשר אנחנו
עומדים מתחת למים זורמים או כאשר אנו חשופים לרוח. איבוד החום בהסעה מהיר יותר מאשר
בהולכה, ולכן במצבים אלו קר לנו יותר.
|
| 3. |
קרינה - כל גוף, שהטמפרטורה שלו
גבוהה מהאפס המוחלט (273 מעלות צלסיוס) פולט קרינת חום לסביבה.
קרינת חום
היא קרינה אלקטרו-מגנטית (בדומה לאור או לגלי רדיו), ולכן היא אינה מחייבת מגע בין
גופים או תווך כלשהו. גם אנחנו פולטים קרינת חום לסביבה.
|
ויסות טמפרטורת הגוף במצבי
קור
בגופנו קיימים מנגנוני בקרה, הנשלטים על-ידי מרכזים של ויסות טמפרטורה.
מרכזים אלה נמצאים בגזע המוח ובחוט השדרה. כאשר טמפרטורת הגוף יורדת, פועלים כמה
מנגנונים שתפקידם להעלות אותה בחזרה.
מנגנונים אלה מבצעים שתי פעולות: הם
מפחיתים את איבוד החום מהגוף ומעלים את כמות החום שהגוף יוצר.
| 1. |
הקטנת איבוד החום - כאשר אנו
נחשפים לקור, כלי הדם ההיקפיים (העוברים בתוך העור), מתכווצים. התכווצות זאת גורמת
להקטנה של זרימת הדם בכלי הדם ההיקפיים עד ל- 2% מהרגיל. מסיבה זאת קור גורם
לחיוורון ואף לכיחלון.
מנגנון זה יעיל בשמירת הטמפרטורה של פנים הגוף, אך יש בו
גם סכנה - קצוות הגוף (כפות הידיים והרגלים, האף והאוזניים), עלולים לסבול מחוסר
אספקה של דם לאורך זמן ואף לקפוא. במקרים קיצוניים, כמו אצל אנשים שהיו קבורים בשלג
זמן ממושך, מתפתח נמק בקצוות הגוף, והוא עלול לגרום לנשירת אצבעות.
כשקר
בסביבה - מסוכן לשתות אלכוהול!
בהקשר זה חשוב להדגיש את הסכנה בשתיית
אלכוהול: האלכוהול מרחיב את כלי הדם ההיקפיים, ולכן הוא גורם לאיבוד חום מהיר יותר
לסביבה. לכן, מסוכן לשתות אלכוהול כאשר חשופים למזג אוויר קר, גם אם בהתחלה מרגישים
שחום מתפשט בגוף...
|
| 2. |
הגדלת ייצור החום בגוף - בתנאי
קור יש לגוף כמה מנגנונים להגדלת ייצור החום בגוף. דרך אחת היא הגברת הקצב של חילוף
החומרים בגוף. דרך נוספת היא על-ידי הפעלת השרירים - אם בדרך רצונית (פעילות
גופנית), ואם בדרך בלתי רצונית (צמרמורת - שהיא התכווצות מוגברת של שרירי
העור).
|
תופעות נוספות של הגוף בזמן חשיפה
לקור:
| 1. |
"עור ברווז" - התכווצות השרירים
זוקפי השערות גורמת לשערות הגוף לסמור. תגובה זאת היא, כנראה, שריד לתקופות קדומות,
כשהאדם היה מכוסה בפרווה. זקיפת שערות הפרווה גרמה לפרווה להתנפח וללכוד בתוכה
אוויר.
|
| 2. |
התכדרות - מדוע אנו מתכדרים
כשקר לנו? ההסבר המדעי לכך נעוץ בעקרון הביולוגי של יחס שטח-פנים/נפח. הצורה
הכדורית מפחיתה את המגע שלנו עם הסביבה הקרה, וכך היא מפחיתה את איבוד החום
לסביבה.
|
ולא לשכוח סוודר!
למרות
מנגנונים אלה, אם נלך ערומים בחורף, סביר להניח שנקפא מקור. כדי לשמור על חום הגוף
בחורף, אנחנו נעזרים באמצעים שונים: אנו שוהים במבנים סגורים, משתמשים במכשירים
המחממים את הסביבה ועוטים על גופנו "בגדים חמים" - כיסויי גוף, השומרים על
חומו.
חומרים מבודדים - מוליכי חום גרועים
מדוע חם לנו מתחת
לשמיכה "חמה" או כאשר אנו לובשים "בגדים חמים"? הסיבה לכך היא שהשמיכה והבגדים הם
מבודדים טובים (או מוליכי חום גרועים). תכונת הבידוד, או מוליכות החום, של חומרים
היא הקובעת אם הם "מחממים" אותנו. ישנם חומרים, כגון מתכות שונות, שהם מוליכי חום
מצוינים (או מבודדים גרועים), וישנם חומרים, כגון קלקר ועץ, שהם מוליכי חום גרועים
(או מבודדים טובים).
האוויר כמבודד
אם כן, מהו החומר ש"מחמם"
אותנו בשמיכה או בסוודר? האוויר הוא החומר הזה. האוויר, הכלוא בין נוצות האווז
בשמיכת הפוך, או בין סיבי הצמר בסוודר, הוא מוליך חום גרוע, ולכן הוא מבודד מעולה.
מכיוון שהאוויר הוא מוליך גרוע של חום, החום הנפלט מהגוף אינו אובד לסביבה ונשאר
סמוך לגוף. כתוצאה מכך נוצר מסביב לגוף מיקרו-אקלים חמים יותר, וקצב איבוד החום
מהגוף לסביבה - מואט.
פעילויות בכיתה
|
|
|
