من غير المحتمل أن تفقد الحرارة من رأسك أكثر من الأجزاء الأخرى من جسمك - باستثناء يديك وقدميك. تايلور ماكينزي
عندما يبدأ الطقس في البرودة وتدخل الملابس الشتوية في الخزانات لدينا ، تظهر بعض المجموعات الغريبة: السراويل القصيرة والأوشحة. سيور وسترات. قمصان و بينيس. غالبًا ما يتم شرح الأخير بقول قديم: تفقد معظم رأسك من خلال رأسك. ولكن في الواقع ، يعرف العلماء أن هذا غير صحيح.
أولاً ، دعنا نعود إلى أساسيات التبادل الحراري.
تمليء عملية تبادل الحرارة بين البشر بمزيج من المبادئ الجسدية والاختلافات في شكل الجسم وحجمه وآليات التحكم الفسيولوجية مثل تغيير تدفق الدم في الجلد والارتعاش والتعرق. تحافظ هذه التفاعلات على درجة حرارة ثابتة للجسم العميق ، والتي تقل عادة عن 37 ° C.
بينما النقيضين البقاء على قيد الحياة من 13.7 ° C و 46.5 ° C تم الإبلاغ عنها ، فمن المحتمل أن تشعر بالتعاسة والوعكة عندما تنخفض درجة الحرارة هذه عن 35 ° C أو ترتفع فوق 40 ° C.
المبادئ المادية
إذا نظرنا إلى ما وراء الجسم ، يتم تبادل الحرارة بين جميع الكائنات عبر مسارات جافة (الإشعاع ، الحمل الحراري ، التوصيل) ومن خلال تبخر الرطوبة.
بالنسبة للمسارات الجافة ، تنتقل الطاقة الحرارية من المناطق الأكثر سخونة إلى المناطق الأكثر برودة ، حيث يعتمد سعر الصرف على اختلاف درجة الحرارة بين هذه الكائنات.
من أجل التبريد التبخيري ، تترك جزيئات الماء الأسطح الرطبة للدخول إلى هواء أقل رطباً ، مع تسخينها معها.
هذه هي المبادئ الأولى للتبادل الحراري.
شكل الجسم وحجمه
من المرجح أن تضيع الحرارة بسرعة أكبر من الأسطح الكبيرة. ومع ذلك ، تتمتع الجماهير الكبيرة بثبات حراري أكبر ، وتقاوم التغيرات السريعة والهامة في درجة الحرارة. وبالتالي ، فإن التفاعل بين مساحة السطح والكتلة يوفر مبدأً أولًا آخر: يتم تغيير درجة حرارة أي جسم بواسطة نسبة مساحة سطحه إلى كتلته.
لذلك فإن المنشور المستطيل الرقيق ذو الرقاقة يفقد الحرارة بسرعة ملحوظة ، في حين أن الكرة ، التي لديها أصغر مساحة سطح إلى نسبة حجم أي جسم ، توفر أكبر مقاومة لفقدان الحرارة. لذلك ، يقودنا الشكل الكروي نسبيًا لرأس الإنسان إلى تحدي أسطورة فقدان الحرارة على أساس علم المبادئ الأولى.
يسمح منقار توكو الطائر بأن يبرد بسرعة. فليكر / برنت
لكن لا يمكننا تجاهل التحكم الفسيولوجي لتدفق دم الجلد ، حيث أن هذه هي الطريقة التي يتم بها نقل الحرارة إلى الجلد لتبديدها ، والتعرق ، مما يسهل فقدان الحرارة عندما يكون الهواء أكثر حرارة من الجلد.
هناك العديد من الأمثلة على كيفية الانتقاء الطبيعي أدى إلى تغييرات فسيولوجية لدعم تنظيم درجة الحرارة. خذ الطوقان الطوقي: المساحة الكبيرة من فاتورة هذا الطائر ، بالاقتران مع إمداد الدم تبديد الحرارة فعالة جدا. الأمر نفسه ينطبق على آذان الفيل.
في البشر ، أقرب ما يعادلها هي الأيادي و الأرجل.
السيطرة الفسيولوجية
الرأس ليس مشعًا مثاليًا ، على الرغم من أنه يحتوي على العديد من الأوعية الدموية بالقرب من سطحه ، حيث يتدفق دمه الجلدي لا يختلف كثيرا عندما يكون المرء إما مريحًا أو مبردًا بشكل كبير. حتى عندما يكون شخص ما لديه ارتفاع درجة الحرارة بشكل خطير، رئيس تدفق الدم الجلد يزيد أقل بكثير من ذلك الأيادي و الأرجل لنفس الحافز التدفئة.
بالإضافة إلى أن معظم الرؤوس تحتوي على حوالي 50٪ من تغطية الشعر ، والتي تحبس الهواء وتحمي من التبادل الحراري. على الرغم من (للأسف) ليس كل رؤساء تتفق مع هذا التعميم.
الرأس ليس رائعًا للتبريد التبخيري أيضًا. بينما الجبين هو الأكثر غزارة موقع إفراز العرق لكل منطقة وحدة عندما نستريح ، يحدث التعرق من المواقع داخل خط الشعر نصف هذا المعدل.
سوف تساعد القفازات والجوارب في الحفاظ على الدفء. ك هاتاناكا
في الواقع ، يمثل الرأس فقط حول 7٪ من مساحة سطح الجسم ، وبالتالي فإن مساهمته في التبريد التبخيري لكامل الجسم عند الراحة لا تزيد عن 10٪ ، وأقل من مساهمة اليد والظهر والفخذ والساق السفلى. في حين أن فقدان الحرارة يمكن أن يتضاعف ثلاث مرات أثناء التمرين ، إلا أنه لا يزال يمثل السبب فقط 13٪ من التبخر الكلي.
لذا يبدو أنه على الرغم من أن درجة حرارة الرأس تجعله مناسبًا تمامًا لفقدان الحرارة ، فلا تجعل هندسته ولا استجاباته الفسيولوجية للتدفئة أو التبريد موقعًا مهمًا لفقدان الحرارة.
تغطية رأسك ليس أكثر فعالية في الحفاظ على الدفء من تغطية معظم مناطق الجسم الأخرى. بعبارة أخرى ، ليس من المرجح أن تفقد الحرارة من رأسك أكثر من الأجزاء الأخرى من جسمك - باستثناء يديك وقدميك. حتى ارتداء القفازات والجوارب هو أفضل رهان.
عن المؤلف
نايجل تايلور ، أستاذ مشارك في علم وظائف الأعضاء الحرارية ، جامعة ولونغونغ
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب عن البيئة من قائمة أفضل البائعين في أمازون
"الربيع الصامت"
بواسطة راشيل كارسون
يعد هذا الكتاب الكلاسيكي علامة بارزة في تاريخ حماية البيئة ، حيث يلفت الانتباه إلى الآثار الضارة لمبيدات الآفات وتأثيرها على العالم الطبيعي. ساعد عمل كارسون في إلهام الحركة البيئية الحديثة ولا يزال وثيق الصلة اليوم ، حيث نستمر في مواجهة تحديات الصحة البيئية.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
"الأرض غير الصالحة للسكن: الحياة بعد الاحترار"
ديفيد والاس ويلز
في هذا الكتاب ، يقدم David Wallace-Wells تحذيرًا صارخًا بشأن الآثار المدمرة لتغير المناخ والحاجة الملحة لمعالجة هذه الأزمة العالمية. يعتمد الكتاب على البحث العلمي وأمثلة من العالم الواقعي لتقديم نظرة واقعية على المستقبل الذي نواجهه إذا فشلنا في اتخاذ إجراء.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
"الحياة المخفية للأشجار: بماذا تشعر، وكيف تتواصل؟ اكتشافات من عالم سري"
بواسطة Peter Wohlleben
في هذا الكتاب ، يستكشف Peter Wohlleben عالم الأشجار الرائع ودورها في النظام البيئي. يعتمد الكتاب على البحث العلمي وتجارب Wohlleben الخاصة بصفته حراجة لتقديم رؤى حول الطرق المعقدة التي تتفاعل بها الأشجار مع بعضها البعض ومع العالم الطبيعي.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
"بيتنا يحترق: مشاهد عائلة وكوكب في أزمة"
بقلم جريتا ثونبرج وسفانتي ثونبرج ومالينا إرنمان
في هذا الكتاب ، تقدم الناشطة المناخية غريتا ثونبرج وأسرتها وصفًا شخصيًا لرحلتهم لزيادة الوعي بالحاجة الملحة للتصدي لتغير المناخ. يقدم الكتاب حسابًا قويًا ومؤثرًا للتحديات التي نواجهها والحاجة إلى العمل.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
"الانقراض السادس: تاريخ غير طبيعي"
من اليزابيث كولبرت
في هذا الكتاب ، تستكشف إليزابيث كولبرت الانقراض الجماعي المستمر للأنواع بسبب النشاط البشري ، بالاعتماد على البحث العلمي وأمثلة من العالم الحقيقي لتقديم نظرة واقعية لتأثير النشاط البشري على العالم الطبيعي. يقدم الكتاب دعوة مقنعة للعمل لحماية تنوع الحياة على الأرض.
