دروس في التربية الطاقية

الطاقة وراحة الإنسان
 

الطاقة وراحة الإنسان

الأهداف :

- فهم كيف أن حرارة الجو والرطوبة والرياح والحرارة المستمدة من أشعة الشمس لهم علاقة براحة الإنسان.

- وصف الطرق التي يتفاعل بواسطتها جسم الإنسان لكي يحافظ على تفاعل مريح مع محيطه وبيئته.

- فهم واستعمال جدول بيئة مريحة.

الميادين المعنية : اجتماعيات، الفيزياء.

المستوى :

المدة المخصصة لدرس :  حصة من ساعة إلى ساعتين

الكفاءة المطلوبة : القدرة على المناقشة، على القيام بعمليات حسابية ومناقشتها.

المصدر :

يتغير المناخ على طول السنة من فصل إلى آخر. فهناك من الحيوانات التي تتأقلم مع التطورات المناخية.  فالأرانب مثلا تضطر في فصل الشتاء إلى استبدال شعرها بشعر آخر أكثر سمكا ليحميها من قسوة الجو.  والبعض كالطيور تضطر للهجرة في الفصول الباردة إلى مناطق دافئة وذات بيئة ملائمة. وقد يصل الأمر ببعض الحيوانات إلى درجة تجميد نشاطهم حفاظا على مخزونهم الطاقي. ولكن الوسائل الطبيعية التي يتوفر عليها الإنسان تكاد تكون جد محدودة  للحفاظ على مستوى حراري مقبول، وليست كافية. وهو بذلك يحتاج إلى وسائل أخرى كاللباس والتدفئة في جو بارد وإلى العكس في جو حار.

يتوفر الإنسان على ثلاث  مصادر للحفاظ على حرارة جسمه في نطاق مقبول :

1)           الحرارية المنبعثة من داخل الجسم،

2)           الحرارية التي يستمدها من محيطه،

3)           الحرارية التي يمدها لمحيطه.

يستعمل الجسم هذه المصادر الحرارية بصورة طبيعية، ويتحكم فيها ليحافظ على حرارة مستقرة للجسم. وسنعرض في ما يلي بعض مظاهر تفاعل الجسم مع حرارة محيطه :

-   القشعريرة : حالة يزداد فيها نشاط العضلات ويتسارع، وهذه الحركة تزود الجسم من الداخل بالكمية الحرارية الأزمة التي يحتاج إليها،

-       العرق : عملية تبخر العرق على سطح الجلد توفر للجسم حرارة منخفضة،

-       وقوف شعر الجلد : عند تتغير حرارة المحيط فجأة وتصبح باردة، يقف شعر الجلد ليمنع ضياع  حرارة الجسم،

-   انخفاض جريان الدم في اليدين وفي الأرجل وعلى سطح الجلد، يحصل هذا لتجنب ضياع أكثر للطاقة الحرارية للجسم إلى المحيط الخارجي.

العوامل التي تؤثر على راحة الإنسان :

 تلعب حرارة الجو المحيطة بنا الدور الرئيسي في جعل الجسم يشتغل باستمرار للحفاظ على مستوى حراري معين يضمن له  شروط الراحـة. إلى جـانب حـرارة الجو هناك عوامل أخرى كالتيار الهوائي والرطوبة وحرارة الإشعاع، كلها عوامل تجعل الجسم إما أن يستمد الحرارة التي يحتاجها أو يتخلص من الحرارة في الاتجاه المعاكس.

-         حرارة الجو : وهي تؤثر على الفرق بين حرارة الجسم وحرارة البيئة المحيطة به، ولها علاقة مع نسبة ضياع أو ربح الحرارة بالتبادل الحراري.

-         التيار الهوائي :  ويتعلق بالحالة التي تضيع فيها حرارة الجسم بعملية التبادل الحراري ، وذلك بفعل تأثيرات الهواء الذي يتحرك بسرعة بجانب الجسم. وكمثال عن هذا : ينتج عن هواء ذو حرارة 1.6 درجة مثلا ويتحرك بسرعة 32 كيلومتر في الساعة حرارة  11،6-  درجة.  يلعب التيار الهوائي دورا هام في فصل الصيف، حيت يساعد الجسم على التخلص من الكمية الحرارية المرتفعة والمحافظة على راحته.

-         توفر الحرارة المشعة من فرن أو من أشعة الشمس، وسيلة لكي يستمد الجسم الكمية الحرارية التي يحتاجها.  يقوم الجسم بالتبادل الحراري بينه وبين الجسم الذي يكون إما أكثر حرارة أو أكثر منه  برودة عن طريق الإشعاع، ونحس بهذه الظاهرة في الفصل البارد عندما نكون أمام المدفئة فنستمد منها الحرارة أو العكس، أمام نافدة من زجاج باردة حيث تضيع من الجسم الحرارة.

-         الرطوبة :   تتعلق بالحالة التي تضيع حرارة الجسم بفعل عملية التبخر. خلال مناخ حار. ورطوبة مرتفعة تجعل الإنسان غير مرتاح لأن عملية تخلص الجسم من العرق تصبح جد صعبة. يمثل البيان المنطقة التي يكون فيها الجسم في راحة ولا يحتاج إلى وسائل خارجة الجسم لضبط حرارته، والمناطق التي يجب استعمال وسائل أخرى إما للتبريد في حالة الجو الحار أو للتدفئة في الجو البارد. يمثل العمود الأفقي نسبة الرطوبة والعمودي الحرارة الجافة. وتمثل المنطقة الملونة الحالات التي يكون فيها الجسم مرتاحا وبالاقتصار على ذاته للحصول على درجة الحرارة المستقرة. ويحدد الخط المتقطع المنطقة نفسها ولكن في فصل الشتاء، ففي هذه المنطقتين يمكن للجسم أن يتأقلم ويحقق راحته الأزمة. وخارج هذا النطاق يجب مد الجسم بوسائل أخرى فمثلا في حالة حرارة جافة 23 درجة ونسبة الرطوبة 50 في المائة فلا نحتاج إلى تصحيح. إذا كانت الحرارة الجافة 25،5 درجة ونسبة الرطوبة 70 في المائة فالجسم في حاجة إلى تيار هوائي يعادل 1،3 متر في الثانية لنحصل على محيط مريح. وإذا كانت الحرارة الجافة 10 درجة ونسبة الرطوبة 55 في المائة فإننا نحتاج عند ذلك أن نمد الجسم بالطاقة الحرارية تعادل 63 كيلو كالورى في الساعة.

الأشغال التطبيقية

1) ملأ الجدول

الحرارة الجافة	24	18،3	15،5	24	32،2	26،7
نسبة الرطوبة	60	60	55	80	60	50
تصحيح	ا	ب	ت	ث	ج	ح

أ‌.   . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ( دون تصحيح)

ب‌. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .(12،6 كيلوكالوري في الساعة)

ت‌. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .( 31،5 كيلوكالوري في الساعة)

ث‌. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .(1 متر في الثانية )

ج‌. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .(3،5 متر في الثانية)

ح‌. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .( دون تصحيح)

2) أجب عن الأسئلة :

-    كيف تأثر الرطوبة على راحة الإنسان في فصل الصيف

-    كيف تأثر سرعة الرياح والتيارات الهوائية على راحة الإنسان.

عندما تكون الحرارة مرتفعة في فصل الصيف ورطوبة مرتفعة،  تجعل الإنسان غير مرتاحا، لأن عملية العرق وتبخر العرق في الهواء يكون صعبا.

وفي الحالة الثانية يكون الجسم معرض لضياع  طاقته الحرارية بعملية التبادل الحراري.