Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Zo zielig zijn koude dieren niet
Bron: De Gelderlander
Datum: 22-12-2009
Sommige lezers van de natuurpagina van de Gelderlander hebben onmiddelijk alarm geslagen. Ze zijn bezorgd over de dieren buiten in het veld in de koude decembermaand. Deze reactie toont weinig realiteitszin. Ondanks dat het buiten vriest, hebben de pony’s en schapen met genoeg eten en drinken geen enkel medelijden nodig.
bron: W.carter, via Wikimedia Commons
Droge sneeuw dooit niet als het op de rug en het hoofd van een paard ligt. De temperatuur van het paardenlichaam blijft gewoon 38 graden. De reden hiervoor is dat er voldoende lucht tussen het paardenhaar zit. Poedersneeuw wordt uiteindelijk een hele losse massa waarin veel lucht wordt opgeslagen. En lucht is een snelle geleider. Als lucht wordt vastgehouden is het een uitstekende isolator, en meer lucht betekent betere isolatie.
Natte sneeuw is net zoals water een goed middel om lucht af te voeren. Een goed voorbeeld is de wollen handschoen. Er zit een effectieve warmte-isolerende luchtlaag tussen huid en handschoen. Pas wanneer de luchtlaag in beweging komt, is er geen isolerende werking meer.
Dit is goed waarneembaar bij felle wind. Dit is meteen de reden dat we tegenwoordig over de gevoelstemperatuur praten. Een ander voorbeeld is olie in de luchtlaag. Lucht isoleert dan ook niet meer. Een natte handschoen of pels of vogelveren besmeurd door olie beschermen hierdoor niet meer tegen de kou. Een met olie besmeurde zeevogel leeft niet lang meer. Het koude water komt op de vogelhuid, omdat de veren door de olie aan elkaar vast blijven plakken. Dit onderbreekt de isolerende luchtlaag, die de vogels beschermt tegen de kou. Een fatale longontsteking is de volgende stap.
Sommige lezers snappen ook niet dat meeuwen urenlang op het diepbevroren ijs kunnen staan: Waarom zijn de pootjes van het beestje niet vastgevroren? Mensen hebben een hekel aan koude voeten. We kunnen de huidtemperatuur van koude voeten meten. Het resultaat zal zijn dat het kwik niet verder daalt dan 35 graden. En mensen blijven dan zeuren en klagen. Onderzoekers meetten de temperatuur van een meeuw, die op het ijs stond. Ze meetten op verschillende lichaamsplaatsen de temperatuur van de romp tot de zwemvliezen.
Bovenaan het beestje ligt de temperatuur nog op 38 graden. Maar langs de poten daalt de temperatuur razendsnel. Uit onderzoek bleek ook dat een natuurlijke warmteregelaar bij de meeuw is ingebouwd. Deze warmteregelaar werkt volgens het tegenstroom-principe. In de poten van het beestje liggen slagaders en aders bijna naast elkaar. Het bloed dat naar de pootjes stroomt, verwarmt weer het terugstromende bloed. Hierdoor zijn de voeten niet alleen koud, maar blijft in het lichaam van de meeuw veel lichaamswarmte. Wintervoeten zijn juist aangenaam voor watervogels.
Vragen en opdrachten
Het eerste deel van het krantenbericht en de foto gaan over de pony in de sneeuw.
a) Waaraan kun je op de foto zien, dat de pony nauwelijks warmte verliest?
b) Wat zorgt er voor dat de pony op de foto het niet koud krijgt?
c) Wanneer kan de pony het toch koud krijgen?
d) Hoe komt het dat de gevoelstemperatuur laag wordt bij felle wind?
Het tweede deel van het krantenbericht gaat over meeuwen die lang op het ijs kunnen staan.
e) Waarom zouden hun poten vastvriezen als die aan de onderkant een temperatuur van 5 ̊C zouden hebben?
f) Denk je dat er bloed stroomt in de onderkant van de meeuwenpoten?
g) Leg uit dat een meeuw het toch niet koud krijgt, als zijn poten een temperatuur van 0 ̊C hebben.
Uitwerking vraag (a)
De sneeuw op zijn hoofd en nek smelt niet, dus komt daar ook geen warmte van de pony vrij.
Uitwerking vraag (b)
De lucht die vastgehouden wordt door de vacht.
Uitwerking vraag (c)
Als de plaats van de lucht wordt ingenomen door water (of olie). Dan isoleert de vacht niet meer.
Uitwerking vraag (d)
Dan wordt de isolerende dunne laag lucht steeds weggeblazen en vervangen door nieuwe koude lucht.
Uitwerking vraag (e)
Bij het contact tussen hun poten en het ijs zou het ijs gaan smelten en hun poten zouden afkoelen. Het smelten van het ijs en het afkoelen van de poten gaat door totdat de poten en het ijs dezelfde temperatuur hebben. Dat zal dan 0 ̊C zijn. Dan gaat het gesmolten ijs weer bevriezen en omdat de poten iets in het gesmolten ijs ingezakt zijn, zouden die poten vastvriezen.
Uitwerking vraag (f)
Nee net als in de opperhuid van de mens.
Uitwerking vraag (g)
De warmte die in het bloed van de slagaders opgeslagen zit wordt niet aan de buitenlucht of aan het ijs afgestaan, maar aan het terugstromende bloed van de aders. Het onderste deel van de poot is niet doorbloed. Zo blijft de in het bloed opgeslagen warmte in het lichaam en koelt de meeuw minder af.
