很多小朋友一定背过这首古诗——
竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。
蒌蒿满地芦芽短,正是河豚欲上时。
那你知道
为啥鸭子会知道水暖?
为啥冬天在河里戏水的鸭子不会脚冷?
「一只鸭子摇摇摆摆地走过河边最后一段冰面,义无反顾地跳进了水里。」
大多数人哪怕只是想一想极低的温度也会觉得很不舒服,看着鸭子赤脚在冰水里游来游去,你不免总会有几分困惑。
河水的温度几近冰点,但这些鸭子,似乎一点也不觉得冷?
是的,在那冰冷的水面下,鸭子拥有脚部保暖的独门秘方。要解决的关键问题是热的传递。
如果你把高温物体放在低温物体旁边,那么高温物体中运动速度较快、携带能量较多的分子或原子必然会冲撞低温物体的分子或原子,从而将能量传给后者。
于是,能量总是从高温物体向低温物体流动,一边是迟缓的微粒,一边是活跃的微粒,显然后者更容易感染和带动前者。
一般而言,如果不同温度的物体靠在一起,那么它们的温度最终会变得一样,这也是一种平衡。
将灼热的铁块放在冰块上↑
说到鸭子,我们首先要了解流经它们脚部的血液,这些血液来自鸭子的心脏。
作为身体的核心,鸭子心脏的温度大约是40℃。当盛着温暖血液的脚丫进入近乎冰点的河水时,二者之间的温差会让血液失去能量。
变凉的血液继续在身体里循环,必然和鸭子的整个身体产生温差,于是整只鸭子的温度都会下降。
鸭子可以略微限制流向脚部的血量,但这不能彻底解决问题。
实际上它们运用的是一条更加简单的法则:两件相互接触的物体温差越大,高温物体向低温物体散失能量的速度就越快。
换句话说,两件物体的温差越小,能量的流动就越慢。这才是鸭子真正的秘诀。
鸭子快速划动脚掌的时候,温暖的血液沿着它的双腿动脉向下流动,动脉旁边就是静脉,后者负责把变凉的血液送回心脏。
(图片来源自Randomly Researched)
显然,温暖血液中的分子会碰撞动脉壁,动脉壁分子又会碰撞静脉壁分子。
最终,能量从动脉血传往相邻的静脉血。流向鸭子脚部的动脉血会变凉一点,而流回心脏的静脉血又会变热一点。
沿着鸭腿继续往下,静脉和动脉的整体温度都会下降,但动脉还是要比静脉暖和一点。
因此,在整个脚丫的任何一段,动脉血总会温暖相邻的静脉血。
来自鸭子躯干的温度并不会只顺着动脉往下送,这些血液在输送的过程中一直在将自己的能量分给旁边的静脉血。等到动脉血最终到达带蹼的鸭脚时,它的温度已经变得跟水温差不多了。
鸭脚并不比河水暖和多少,所以它损失的能量也极其有限。
而静脉血在向上流动的过程中则不断吸收来自动脉的能量。这个过程叫作逆流热交换,这种方式可以最大限度地减少能量的损失。
只要鸭子能确保能量不流向脚掌,那么它的脚自然就不会成为能量散失的黑洞。鸭子之所以能够愉快地站在冰面上,正是因为它们的脚掌本身就是冷的。
而且它们对此毫不在意。
动物王国中有不少物种都独立演化出了类似的策略。
海豚、海龟尾巴和鳍足里的血管也采取了相似的排列方式,所以它们在冷水中游动时也能有效维持体温。
北极狐体内也是这种机制,这些狐狸的爪子需要直接接触冰雪,但它们仍能保证体内关键器官的温度。这种方法非常简单,却又十分有效。
不过,人类没有鸭子的这种本领,所以我们无法赤脚站在雪地里,请各位魔力小孩们千万不要去尝试哦。
图文资料:魔力小孩Magikid
编辑:姚怡莹
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原标题:《鸭子为什么不怕脚冷?脚部保暖妙招竟然是……》
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