أهداف التعلم

• أن تفسر تغير درجة الحرارة في التروبوسفير وتحوّل بين وحدات قياس درجة الحرارة.
• أن تقارن بين طرق انتقال الحرارة وتذكر أمثلة لتكيف الكائنات الحية مع درجات الحرارة.
• أن تعرّف الضغط الجوي ووحداته وتحسب التحويل بينها.
• أن تشرح تأثير الارتفاع على جسم الإنسان ومكونات الدم وضغطه.
• أن تقارن بين الأنسجة البرنشيمية والكولنشيمية والإسكلرنشيمية.
• أن تشرح تأثير الرطوبة في الإنسان والنبات.

شرح الدرس

أولًا: درجة الحرارة

الحرارة صورة من صور الطاقة تنتقل من الجسم الأسخن إلى الجسم الأبرد، أما درجة الحرارة فهي مقياس لمدى سخونة الجسم أو برودته.

في طبقة التروبوسفير تكون درجة الحرارة أعلى قرب سطح الأرض وتقل كلما ارتفعنا؛ لأن سطح الأرض يمتص أشعة الشمس ثم يسخّن الهواء الملامس له.

التحويل بين وحدات درجة الحرارة: إذا كانت $t$ درجة الحرارة بالسلزيوس:

$T_{(K)} = t + 273$

$T_{(F)} = 1.8\,t + 32$

طرق انتقال الحرارة:

تستفيد بعض الطيور من تيارات الحمل؛ فتحلّق فوق الهواء الساخن الصاعد لترتفع دون أن ترفرف كثيرًا بأجنحتها، فتوفر طاقتها.

تكيف الكائنات الحية مع درجات الحرارة:

• ضفدع الخشب: يتحمل تجمد جزء من ماء جسمه في الشتاء، ويكوّن كميات كبيرة من الجلوكوز الذي يعمل مانعًا للتجمد داخل خلاياه.
• سمكة الجليد: تعيش في المياه شديدة البرودة، ويحتوي دمها على بروتينات مانعة للتجمد، ولا يحتوي على الهيموجلوبين.
• السحلية الشوكية: تعيش في الصحراء، وفي جلدها قنوات دقيقة تنقل الرطوبة من سطح الجسم إلى فمها.

ثانيًا: الضغط الجوي

الضغط الجوي: وزن عمود الهواء الواقع على وحدة المساحات من سطح الأرض. ويتركز معظم كتلة الغلاف الجوي في الطبقات القريبة من سطح الأرض (أقل من $30\,km$)؛ لذلك يقل الضغط الجوي بزيادة الارتفاع.

• الضغط الجوي المعتاد عند مستوى سطح البحر وفي درجة $0^\circ C$ يساوي $1.013 \times 10^5\,N/m^2$، ويعادل ضغط عمود من الزئبق ارتفاعه $76\,cm$ ($760\,mm\,Hg$) في البارومتر الزئبقي.
• تُستخدم في الأرصاد وحدة المللي بار، حيث: $1\,mbar = 100\,N/m^2$.
• خطوط الضغط المتساوي (الأيزوبار): خطوط على خرائط الطقس تصل بين الأماكن التي لها الضغط الجوي نفسه.

تحويل ضغط مقيس بالزئبق إلى $N/m^2$:

$P = \frac{h\,(mm\,Hg)}{760} \times 1.013 \times 10^5\ N/m^2$

تأثير الارتفاع على جسم الإنسان: كلما ارتفعنا قلّ الضغط الجوي وقلّ ضغط الأكسجين في الهواء، فيصل إلى الدم أكسجين أقل. لذلك:

• يشعر المتسلق بضيق التنفس والإرهاق، وقد يحدث نزيف من الأنف لدى بعض المتسلقين نتيجة انخفاض الضغط الخارجي.
• مع البقاء فترة طويلة في المرتفعات يتكيف الجسم فيزيد إنتاج خلايا الدم الحمراء لنقل أكبر قدر من الأكسجين.

مكونات الدم:

ضغط الدم: ضغط الدم على جدران الأوعية الدموية، ويُقاس بوحدة $mm\,Hg$. والقيمة الطبيعية تقريبًا $120/80$: الرقم الأكبر هو الضغط الانقباضي (عند انقباض القلب)، والأصغر هو الضغط الانبساطي (عند انبساطه).

ثالثًا: الرياح

الرياح: حركة الهواء من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض، وكلما زاد الفرق في الضغط زادت سرعة الرياح. ومن أمثلتها الرياح القطبية التي تهب من المناطق القطبية الباردة ذات الضغط المرتفع.

تكيف النبات لمقاومة الرياح: يحتوي النبات على أنسجة تمنحه الدعامة والمرونة:

رابعًا: الرطوبة

الرطوبة: كمية بخار الماء الموجودة في الهواء، وتُقاس بجهاز الهيجرومتر. وأنسب رطوبة نسبية لراحة الإنسان تتراوح تقريبًا بين $40\%$ و$60\%$.

تأثير الرطوبة في الإنسان:

• الرطوبة المرتفعة: تبطئ تبخر العرق من الجلد، فلا يبرد الجسم جيدًا، وقد يصاب الإنسان بـالإجهاد الحراري.
• الرطوبة المنخفضة (الهواء الجاف): تسبب جفاف الجلد والأغشية المخاطية، وتزيد فقد الماء فيتعرض الجسم لخطر الجفاف.

التنظيم الأسموزي: في الجو الجاف أو الحار يقل ماء الجسم، فتعيد الكليتان امتصاص كمية أكبر من الماء، فيصبح البول أكثر تركيزًا وأقل كمية.

تأثير الرطوبة في النبات: ارتفاع الرطوبة يقلل الفرق بين بخار الماء داخل الورقة وخارجها، فيقل معدل النتح.

أسئلة للتدريب

1. حوّل $25^\circ C$ إلى الكلفن والفهرنهايت.
2. فسّر: يقل الضغط الجوي كلما ارتفعنا عن سطح البحر.
3. لماذا يزيد إنتاج خلايا الدم الحمراء لدى سكان المرتفعات؟
4. قارن بين النسيج الكولنشيمي والنسيج الإسكلرنشيمي.
5. احسب بوحدة $N/m^2$ ضغطًا جويًّا مقداره $740\,mm\,Hg$.
6. كيف تؤثر الرطوبة المرتفعة في الإنسان وفي معدل النتح في النبات؟