55. Терморегуляція

Урок №55.  Дослідження питання: як працює терморегуляція

---

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку опрацьовуємо на уроці:

• 3 Міцне здоров’я.
• 4 Якісна освіта.
• 8 Гідна праця та економічне зростання.

Ключові слова: гомеостаз, терморегуляція, охолодження, зігрівання, випаровування, конвекція, потовиділення, тремтіння.

План уроку:

1. Мотивація.
2. Теоретичний матеріал.
3. Життєва ситуація.
4. Рефлексія.
5. У вільний від відпочинку час.

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

---

Дружня порада вчителю

Повторити: 

• Будову шкіри.
• Що таке гомеостаз.
• Терморегуляція.
• Перша допомога при термічних пошкодженнях шкіри (опіки, обмороження), тепловому та сонячному ударі.
• Захворювання шкіри та їхня профілактика.

1. Чому важливо для організму людини підтримувати сталу температуру тіла?
2. Що відбувається з білками при підвищенні/зниженні температури?
3. Чому ми тремтимо, коли холодно?
4. Чому ми пітніємо, коли нам спекотно?
5. Як наш організм підтримує сталість температури в холодну чи спекотну погоду?
6. Чи помічали ви, як змінюється ваша шкіра під час фізичних вправ чи потраплянні в холодильне приміщення, наприклад, в супермаркеті?
7. Що буде, якщо порушиться теплообмін?
8. Чому реальна температура може відчуватися по-різному?

Проаналізуйте номограму.

---

Дружня порада вчителю

Повторити: 

• Внутрішнє середовище організму. Поняття про гомеостаз. Кров, її склад та функції. Лімфа. Лабораторна робота. Мікроскопічна будова крові людини.

Один із показників гомеостазу внутрішнього середовища людини — це  стала температура. Організм людини підтримує її на сталому рівні. Це здійснюється через процеси терморегуляції — охолодженні й зігріванні за потреби.

В умовах підвищення температури тіла включаються такі основні способи тепловіддачі, або охолодження:

1. Проведення тепла (теплопровідність): передача тепла через контакт із різними тілами. Приклад: якщо сісти на холодну лавку, тіло передає їй тепло (до якого моменту?), при зануренні у воду, температура якої нижча за температуру тіла — відбувається охолодження. 
2. Конвекція тепла — це процес передачі тепла в рідинах і газах шляхом переміщення нагрітих частинок. Вона виникає через різницю температур у середовищі, що призводить до утворення потоків (конвективних струмів). Тепле повітря біля шкіри замінюється холоднішим. На конвекцію тепла впливає різниця температур — що більша різниця між нагрітими та холодними ділянками, то інтенсивніша конвекція. Швидкість руху середовища — примусова циркуляція (наприклад, вентилятори або насоси) може посилювати конвекцію. Так працюють віяла, вентилятори). Так само коли дме вітер, він охолоджує шкіру, забираючи тепло. 
3. Радіація (випромінювання тепла). Людина не може не випромінювати тепло. Це  відбувається у вигляді інфрачервоного випромінювання. Радіація особливо ефективна при прохолодній погоді.
4. Випаровування. Охолодження тіла відбувається через втрату тепла при випаровуванні рідини (поту). Рідина завжди прагне до того, щоб перейти в газоподібний стан. Для цього потрібно взяти десь енергію, тому піт, рідина, забирає її з тіла. Але якщо вологість повітря висока, поту на тілі ніби немає куди випаровуватися і він не переходить у газоподібний стан, охолодження відповідно не відбувається.
5. Розширення судин (вазодилатація). Кровоносні судини розширюються, збільшуючи тепловіддачу через шкіру. Робить шкіру теплою та червоною. Що менша різниця температур між тілом і навколишнім середовищем, то менш ефективне охолодження в такий спосіб.
6. Дихання (тепловіддача через легені). При швидкому диханні волога випаровується зі слизових оболонок, охолоджуючи таким чином організм.

В умовах зниження температури тіла запускаються внутрішні механізми для збереження тепла та зігрівання:

1. Скорочення м’язів (тремтіння) — дрібні мимовільні скорочення м’язів генерують тепло.
2. Прискорення метаболізму — організм збільшує вироблення енергії, активуючи обмінні процеси.
3. Звуження судин (вазоконстрикція) — кровоносні судини на поверхні шкіри звужуються, щоб зменшити втрати тепла.
4. Посилене окиснення жирів — жирові запаси використовуються для вироблення додаткової енергії.
5. Активація бурого жиру — цей тип жирової тканини генерує тепло при холоді (особливо у немовлят).
6. Гормональна реакція — викид адреналіну та тиреоїдних гормонів підвищує вироблення тепла.
7. Підвищення серцевого ритму — прискорення кровообігу допомагає швидше розподіляти тепло в організмі.
8. Збільшення апетиту — організм стимулює споживання їжі для отримання додаткової енергії.
9. Зміна пози тіла — згортання в позу «калачиком» зменшує тепловіддачу.
10. Відчуття холоду змушує людину активно рухатися, щоб зігрітися.

Механізми теплозбереження і тепловіддачі працюють разом, допомагаючи організму підтримувати оптимальну температуру.

Температуру тіла можна побачити на термограмі, що реєструє випромінювані шкірою інфрачервоні промені. Найтепліші ділянки тіла виділено червоним кольором.
Далі за зниженням температури йдуть жовтий, зелений, голубий, темно-синій і фіолетовий кольори.
Температура шкіри відповідає обʼєму крові, що протікає в різних ділянках тіла.

---

Дружня порада вчителю

Допомогайте порадами в разі потреби.

Демонстрація різних способів тепловіддачі: учнів розділяємо на групи, кожна з яких досліджує і демонструє один зі способів терморегуляції — тепловіддачі й теплозбереження. 

Група 1: Випаровування — чому мокра шкіра охолоджується швидше?

Матеріали:

• учень, який готовий намочити одну із рук (від ліктя до кисті);
• фен або вентилятор.

Процес:

1. Намочіть одну руку водою, а другу залиште сухою.
2. Подуйте на обидві руки феном (або вентилятором).
3. Попросіть учня оцінити, яка з них холодніша.

Альтернативний варіант:

Матеріали:

• два аркуші паперу;
• вода;
• фен (або просто піддувати повітрям, наприклад, віялом).

Процес:

1. Намочити один аркуш паперу.
2. Подути на обидва аркуші.
3. Висновок: вологий аркуш висихає швидше й стає холодним через випаровування.

Група 2: Проведення тепла — чому метал холодніший за дерево?

Матеріали:

• металева пластина;
• дерев’яна дошка;
• термометр (або просто тактильне відчуття).

Процес:

1. Покладіть руку на метал і дерево.
2. Запитайте учнів, яка поверхня здається холоднішою.

Висновок:
Хоча метал і дерево мають однакову температуру, метал краще проводить тепло, тому він швидше забирає тепло від руки, створюючи відчуття холоду.

Альтернативний варіант:

Процес: 
Візьміть металеву ложку, дерев’яну паличку та пластикову ложку. Покладіть їх у гарячу воду й попросіть учнів потримати кінці.

Результат: 
Метал нагріється швидше за інші матеріали, що показує різну теплопровідність.

Група 3: Конвекція — як вітер допомагає охолоджуватися?

Матеріали:

• дві однакові пластикові пляшки з гарячою водою;
• одна мокра серветка;
• вентилятор (чи фен).

Процес:

1. Обгорніть одну пляшку вологою серветкою, іншу залиште сухою.
2. Поставте обидві пляшки перед вентилятором на 5-10 хвилин.
3. Порівняйте температуру пляшок.

Пляшка з мокрою серветкою охолоджується швидше через поєднання випаровування й конвекції. Це пояснює, чому вітер допомагає тілу швидше охолоджуватися.

Дослід:
У склянку з гарячою водою акуратно додайте краплю харчового барвника. Спостерігайте, як він підіймається вгору.

Результат:
Барвник рухається завдяки потокам теплої води, що підіймається догори, демонструючи конвекцію.

Група 4: Радіація — як тіло випромінює тепло?

Випромінювання (тепло передається безконтактно).

Дослід:
Піднесіть руку до ввімкненого обігрівача або лампи, не торкаючись її. Учні відчують тепло.

Результат:
Передача тепла відбувається через інфрачервоне випромінювання.

Альтернативний варіант:

Порівняйте, як швидко нагріваються чорна і біла поверхні під лампою (чорна поглинає більше тепла).

Матеріали:

• інфрачервоний термометр; 
• лампа розжарювання;
• чорний і білий папір.

Процес:

1. Виміряйте температуру руки перед лампою.
2. Підставте руку під лампу на 30 секунд, потім знову виміряйте.
3. Покладіть чорний і білий папірці під лампу, перевірте, який нагрівається швидше.

Висновок:
Тіло випромінює тепло, і темні поверхні поглинають більше теплового випромінювання. Тому носіння світлого одягу влітку допомагає зменшити нагрівання.

Група 5. Теплоізоляція (збереження тепла)

Дослід:
Налийте гарячу воду у дві склянки. Одну обгорніть вовняною тканиною, а іншу залиште відкритою. Через 5-10 хвилин виміряйте температуру.

Результат:
Вода в склянці з тканиною залишиться теплішою, що демонструє теплоізоляцію.

Група 6. Як активний рух впливає на температуру тіла

Процес:
Охочий учень виконує сет фізичних вправ: 10 разів присідає і 10 разів стрибає на одній нозі. Після оцінює свої температурні відчуття, серветкою фіксує, чи відбулося виділення поту.

---

• Якщо по тілу стікають краплини поту, тепловіддача практично не відбувається. Поясніть, чому?
• Чому при високій вологості важче охолодитися?
• Чому вологий одяг у вітряну погоду охолоджує швидше?
• Чому легкий багатошаровий одяг краще зберігає тепло, ніж більш щільний, але в один шар?
• Складіть правила добирання одягу для дуже спекотної та дуже холодної погоди.

---

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 7 хв.

Обговорюємо, з чим виникли складнощі, допомогаємо знайти відповідь самостійно.

1. Які основні види тепловіддачі?
2. Як називається передача тепла через прямий контакт частинок?
3. Який вид тепловіддачі відбувається у рідинах і газах за рахунок потоків?
4. Як називається передача тепла у вигляді електромагнітних хвиль?
5. Який матеріал є кращим провідником тепла — метал чи дерево?
6. Який колір одягу краще поглинає тепло: чорний чи білий?
7. Як називається конвекція, що виникає без зовнішнього впливу?
8. Чому тепле повітря піднімається вгору?
9. Як можна зменшити теплопровідність через матеріал одягу?

Оцініть свій стан за температурною шкалою:

---

1. Зробити доповідь на тему: як працює тепловізор.
2. Подумайте, як можна сховатися від тепловізора.
3. Оцініть ступінь раціональності поради для схуднення: “Хочеш схуднути? Вдягайся легше і тремти”.
4. Досліди, які характеристики спортивного одягу підходять для холодної погоди.

Урок №55.  Дослідження питання: як працює терморегуляція

---

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку опрацьовуємо на уроці:

• 3 Міцне здоров’я.
• 4 Якісна освіта.
• 8 Гідна праця та економічне зростання.

Ключові слова: гомеостаз, терморегуляція, охолодження, зігрівання, випаровування, конвекція, потовиділення, тремтіння.

План уроку:

1. Мотивація.
2. Теоретичний матеріал.
3. Життєва ситуація.
4. Рефлексія.
5. У вільний від відпочинку час.

Очікувані результати для учнівства:

---

1. Чому важливо для організму людини підтримувати сталу температуру тіла?
2. Що відбувається з білками при підвищенні/зниженні температури?
3. Чому ми тремтимо, коли холодно?
4. Чому ми пітніємо, коли нам спекотно?
5. Як наш організм підтримує сталість температури в холодну чи спекотну погоду?
6. Чи помічали ви, як змінюється ваша шкіра під час фізичних вправ чи потраплянні в холодильне приміщення, наприклад, в супермаркеті?
7. Що буде, якщо порушиться теплообмін?
8. Чому реальна температура може відчуватися по-різному?

Проаналізуйте номограму.

---

Один із показників гомеостазу внутрішнього середовища людини — це  стала температура. Організм людини підтримує її на сталому рівні. Це здійснюється через процеси терморегуляції — охолодженні й зігріванні за потреби.

В умовах підвищення температури тіла включаються такі основні способи тепловіддачі, або охолодження:

1. Проведення тепла (теплопровідність): передача тепла через контакт із різними тілами. Приклад: якщо сісти на холодну лавку, тіло передає їй тепло (до якого моменту?), при зануренні у воду, температура якої нижча за температуру тіла — відбувається охолодження. 
2. Конвекція тепла — це процес передачі тепла в рідинах і газах шляхом переміщення нагрітих частинок. Вона виникає через різницю температур у середовищі, що призводить до утворення потоків (конвективних струмів). Тепле повітря біля шкіри замінюється холоднішим. На конвекцію тепла впливає різниця температур — що більша різниця між нагрітими та холодними ділянками, то інтенсивніша конвекція. Швидкість руху середовища — примусова циркуляція (наприклад, вентилятори або насоси) може посилювати конвекцію. Так працюють віяла, вентилятори). Так само коли дме вітер, він охолоджує шкіру, забираючи тепло. 
3. Радіація (випромінювання тепла). Людина не може не випромінювати тепло. Це  відбувається у вигляді інфрачервоного випромінювання. Радіація особливо ефективна при прохолодній погоді.
4. Випаровування. Охолодження тіла відбувається через втрату тепла при випаровуванні рідини (поту). Рідина завжди прагне до того, щоб перейти в газоподібний стан. Для цього потрібно взяти десь енергію, тому піт, рідина, забирає її з тіла. Але якщо вологість повітря висока, поту на тілі ніби немає куди випаровуватися і він не переходить у газоподібний стан, охолодження відповідно не відбувається.
5. Розширення судин (вазодилатація). Кровоносні судини розширюються, збільшуючи тепловіддачу через шкіру. Робить шкіру теплою та червоною. Що менша різниця температур між тілом і навколишнім середовищем, то менш ефективне охолодження в такий спосіб.
6. Дихання (тепловіддача через легені). При швидкому диханні волога випаровується зі слизових оболонок, охолоджуючи таким чином організм.

В умовах зниження температури тіла запускаються внутрішні механізми для збереження тепла та зігрівання:

1. Скорочення м’язів (тремтіння) — дрібні мимовільні скорочення м’язів генерують тепло.
2. Прискорення метаболізму — організм збільшує вироблення енергії, активуючи обмінні процеси.
3. Звуження судин (вазоконстрикція) — кровоносні судини на поверхні шкіри звужуються, щоб зменшити втрати тепла.
4. Посилене окиснення жирів — жирові запаси використовуються для вироблення додаткової енергії.
5. Активація бурого жиру — цей тип жирової тканини генерує тепло при холоді (особливо у немовлят).
6. Гормональна реакція — викид адреналіну та тиреоїдних гормонів підвищує вироблення тепла.
7. Підвищення серцевого ритму — прискорення кровообігу допомагає швидше розподіляти тепло в організмі.
8. Збільшення апетиту — організм стимулює споживання їжі для отримання додаткової енергії.
9. Зміна пози тіла — згортання в позу «калачиком» зменшує тепловіддачу.
10. Відчуття холоду змушує людину активно рухатися, щоб зігрітися.

Механізми теплозбереження і тепловіддачі працюють разом, допомагаючи організму підтримувати оптимальну температуру.

Температуру тіла можна побачити на термограмі, що реєструє випромінювані шкірою інфрачервоні промені. Найтепліші ділянки тіла виділено червоним кольором.
Далі за зниженням температури йдуть жовтий, зелений, голубий, темно-синій і фіолетовий кольори.
Температура шкіри відповідає обʼєму крові, що протікає в різних ділянках тіла.

---

Демонстрація різних способів тепловіддачі: учнів розділяємо на групи, кожна з яких досліджує і демонструє один зі способів терморегуляції — тепловіддачі й теплозбереження. 

Група 1: Випаровування — чому мокра шкіра охолоджується швидше?

Матеріали:

• учень, який готовий намочити одну із рук (від ліктя до кисті);
• фен або вентилятор.

Процес:

1. Намочіть одну руку водою, а другу залиште сухою.
2. Подуйте на обидві руки феном (або вентилятором).
3. Попросіть учня оцінити, яка з них холодніша.

Альтернативний варіант:

Матеріали:

• два аркуші паперу;
• вода;
• фен (або просто піддувати повітрям, наприклад, віялом).

Процес:

1. Намочити один аркуш паперу.
2. Подути на обидва аркуші.
3. Висновок: вологий аркуш висихає швидше й стає холодним через випаровування.

Група 2: Проведення тепла — чому метал холодніший за дерево?

Матеріали:

• металева пластина;
• дерев’яна дошка;
• термометр (або просто тактильне відчуття).

Процес:

1. Покладіть руку на метал і дерево.
2. Запитайте учнів, яка поверхня здається холоднішою.

Висновок:
Хоча метал і дерево мають однакову температуру, метал краще проводить тепло, тому він швидше забирає тепло від руки, створюючи відчуття холоду.

Альтернативний варіант:

Процес: 
Візьміть металеву ложку, дерев’яну паличку та пластикову ложку. Покладіть їх у гарячу воду й попросіть учнів потримати кінці.

Результат: 
Метал нагріється швидше за інші матеріали, що показує різну теплопровідність.

Група 3: Конвекція — як вітер допомагає охолоджуватися?

Матеріали:

• дві однакові пластикові пляшки з гарячою водою;
• одна мокра серветка;
• вентилятор (чи фен).

Процес:

1. Обгорніть одну пляшку вологою серветкою, іншу залиште сухою.
2. Поставте обидві пляшки перед вентилятором на 5-10 хвилин.
3. Порівняйте температуру пляшок.

Пляшка з мокрою серветкою охолоджується швидше через поєднання випаровування й конвекції. Це пояснює, чому вітер допомагає тілу швидше охолоджуватися.

Дослід:
У склянку з гарячою водою акуратно додайте краплю харчового барвника. Спостерігайте, як він підіймається вгору.

Результат:
Барвник рухається завдяки потокам теплої води, що підіймається догори, демонструючи конвекцію.

Група 4: Радіація — як тіло випромінює тепло?

Випромінювання (тепло передається безконтактно).

Дослід:
Піднесіть руку до ввімкненого обігрівача або лампи, не торкаючись її. Учні відчують тепло.

Результат:
Передача тепла відбувається через інфрачервоне випромінювання.

Альтернативний варіант:

Порівняйте, як швидко нагріваються чорна і біла поверхні під лампою (чорна поглинає більше тепла).

Матеріали:

• інфрачервоний термометр; 
• лампа розжарювання;
• чорний і білий папір.

Процес:

1. Виміряйте температуру руки перед лампою.
2. Підставте руку під лампу на 30 секунд, потім знову виміряйте.
3. Покладіть чорний і білий папірці під лампу, перевірте, який нагрівається швидше.

Висновок:
Тіло випромінює тепло, і темні поверхні поглинають більше теплового випромінювання. Тому носіння світлого одягу влітку допомагає зменшити нагрівання.

Група 5. Теплоізоляція (збереження тепла)

Дослід:
Налийте гарячу воду у дві склянки. Одну обгорніть вовняною тканиною, а іншу залиште відкритою. Через 5-10 хвилин виміряйте температуру.

Результат:
Вода в склянці з тканиною залишиться теплішою, що демонструє теплоізоляцію.

Група 6. Як активний рух впливає на температуру тіла

Процес:
Охочий учень виконує сет фізичних вправ: 10 разів присідає і 10 разів стрибає на одній нозі. Після оцінює свої температурні відчуття, серветкою фіксує, чи відбулося виділення поту.

---

• Якщо по тілу стікають краплини поту, тепловіддача практично не відбувається. Поясніть, чому?
• Чому при високій вологості важче охолодитися?
• Чому вологий одяг у вітряну погоду охолоджує швидше?
• Чому легкий багатошаровий одяг краще зберігає тепло, ніж більш щільний, але в один шар?
• Складіть правила добирання одягу для дуже спекотної та дуже холодної погоди.

---

1. Які основні види тепловіддачі?
2. Як називається передача тепла через прямий контакт частинок?
3. Який вид тепловіддачі відбувається у рідинах і газах за рахунок потоків?
4. Як називається передача тепла у вигляді електромагнітних хвиль?
5. Який матеріал є кращим провідником тепла — метал чи дерево?
6. Який колір одягу краще поглинає тепло: чорний чи білий?
7. Як називається конвекція, що виникає без зовнішнього впливу?
8. Чому тепле повітря піднімається вгору?
9. Як можна зменшити теплопровідність через матеріал одягу?

Оцініть свій стан за температурною шкалою:

---

1. Зробити доповідь на тему: як працює тепловізор.
2. Подумайте, як можна сховатися від тепловізора.
3. Оцініть ступінь раціональності поради для схуднення: “Хочеш схуднути? Вдягайся легше і тремти”.
4. Досліди, які характеристики спортивного одягу підходять для холодної погоди.