Majstri izolácie

Vtáky a niektoré cicavce môžu regulovať svoju teplotu pomocou peria alebo srsti.

Počas chladných dní môžu niektoré vtáky vyzerať dvojnásobne oproti bežnej veľkosti. Prečo je to tak? A čo zvieratá, ktoré žijú v skutočne chladných podmienkach, ako napríklad ľadové medvede? Dokážu celé hodiny plávať v takmer zamrznutej vode. Ako je to možné?

Pomocou kociek ľadu môžete preskúmať izolačnú schopnosť vzduchu.

1. Kocku ľadu zabaľte do bublinkovej fólie (bublinková fólia obsahuje veľa vzduchu).
2. Položte vedľa neobalenú kocku ľadu a obe zohrejte lampou.
3. Ktorá kocka ľadu sa roztopí ako prvá? Prečo?
4. O výsledku spolu diskutujte (ide o izolačné vlastnosti vzduchu.)

Vtáky a cicavce si potrebujú udržiavať stálu telesnú teplotu, preto musia nájsť spôsob, ako sa udržať v teple. Cez zimu si nemôžu ísť kúpiť nový kabát alebo zapnúť kúrenie, keď je vonku chladno.

Existujú rôzne stratégie riešenia tohto problému. Väčšina cicavcov má srsť a väčšina vtákov má perie. Jednou stratégiou môže byť jednoducho „nafúknutie“ kožušiny alebo peria, aby sa zachytilo viac vzduchu, pretože vzduch sám o sebe je veľmi dobrým izolantom. Inými stratégiami môžu byť farba pokožky, rôzne "konštrukcie" srsti či podkožný tuk.

Vysvetlenie

Predstavte si, že vás v horúcom letnom počasí čaká dlhý pobyt vonku. Asi nebudete váhať s odpoveďou, či si na seba vziať radšej biele alebo čierne tričko. Prečo biele? Lebo biele povrchy odrážajú viac slnečného svetla, kým čierne povrchy absorbujú viac slnečného svetla. Keď je slnečné svetlo absorbované povrchom, premieňa sa na teplo.

Stratégia, ktorú používajú ľadové medvede, je mať čiernu kožu a dve vrstvy srsti. Čierna koža absorbuje slnečné teplo. Spodná, hustá vrstva srsti minimalizuje tepelné straty z tela, kým vrchné dlhšie a hrubšie chlpy chránia spodnú srsť pred poranením. Vrchná vrstva srsti ľadových medveďov je navyše dutá a mastná, takže pomáha pri izolácii a tiež uľahčuje plávanie vo vode.

Zvieratá často používajú vzduch, aby im pomohol zostať v teple. Robia to tak, že udržujú teplý vzduch pri pokožke pomocou kožušiny alebo peria, aby ju zachytili. Vzduch zachytený pri koži sa ohrieva telom zvieraťa. Vzduch dobre udržuje teplo, pretože jeho molekuly sú od seba ďaleko, čo sťažuje prenos a stratu tepla.

V minulosti ľudia bežne používali kožušinu a perie zvierat ako kabáty a prikrývky. Stále tak aj robíme - kožuchy a páperové bundy sú dnes bežné. Tiež sme sa naučili, ako vytvoriť umelé vlákna, ktoré sú duté, ako je kožušina ľadových medveďov, a izolačné peny, ktoré majú vo vnútri veľa zachyteného vzduchu.

Chlapec v USA vynašiel nafukovací kabát, ktorý sa dá v chladnom počasí nafúknuť, aby sa zvýšili jeho izolačné vlastnosti, a vyfúknuť v teplom počasí, aby sa neprehrieval (viď stránka Kids Invent) Spoločnosť teraz vyrába kabát s ručnou pumpou na zmenu množstva vzduchu zachyteného v kabáte.

Na vykurovanie a chladenie budov spotrebujeme veľa energie. Jedným z najlepších spôsobov, ako môžeme spotrebovať menej energie, je lepšia izolácia našich domovov a budov. Vzduch môže byť skvelý spôsob, ako to urobiť. Pridanie izolácie na naše steny a podkrovia a medzi naše okenné tabule nám môže pomôcť spotrebovať menej energie, znížiť skleníkové plyny a uľahčiť používanie čistých obnoviteľných zdrojov energie.

Možné prepojenia na učebnú metodiku STEAM:

• Porovnávanie (izolačných) vlastností rôznych materiálov.
• Biológia, chémia, medicína: štúdium stavby živých organizmov od buniek, cez tkanivá, systémy, jedincov až po spoločenstvá. Skúmanie a pochopenie vzťahu medzi štruktúrou a funkciou. Štúdium adaptácie živých organizmov v reakcii na ich životné potreby ako aj na ich životné prostredie. Analyzovanie výhod a nevýhod rôznych adaptácií. Skúmanie evolučných súvislostí.
• Inžinierstvo, technológia: navrhovanie materiálov, štruktúr, systémov a technológií, napodobňujúcich stavbu a fungovanie tiel živých organizmov alebo fyzikálne a chemické vlastnosti vody, vzduchu.
• Vytváranie hypotéz a ich overovanie jednoduchými pokusmi a pozorovaniami.
• Vyhľadávanie, interpretácia a použitie vedeckých dôkazov na zodpovedanie otázok.
• Aplikácia učením objavených skutočností na problémy reálneho sveta.

• Potrebujeme si udržať stálu teplotu aj my ľudia? Ako to robíme? Napadá vám, ako by sme to mohli robiť s menšou spotrebou energie?
• Za akých podmienok najviac prechladnete?
• Aké oblečenie (alebo deka, spacák a pod.) najlepšie zahreje? Z akého materiálu?
• Poznáte nejaké ďalšie zvieracie zlepšováky (okrem srsti), ktoré pomáhajú udržiavať stálu telesnú teplotu?

• Experiment s izoláciou
• Mýty o pasívnych domoch