Comunicare e insegnare la scienza SEMINARIO ABBINATO AI PROGETTI DI EDUCAZIONE AMBIENTALE E-MISSION e ON-OFF REALIZZATI IN COLLABORAZIONE CON PEGASO Prof.ssa Paola Rossi 20 Novembre 2008

LE LEGGI DELL’ENERGIA APPLICATE AI VIVENTI IN CHE MODO OTTENIAMO L’ENERGIA PER MUOVERCI COME GLI ORGANISMI VIVENTI ACQUISISCONO E USANO L’ENERGIA: L’EQUILIBRIO ENERGETICO L’ENERGIA E L’ESERCIZIO FISICO

L’INCREDIBILE ENERGIA DEL COLIBRI’

Frequenza cardiaca: 1260 battiti/minuto Battiti di ali: 40-80/sec Frequenza cardiaca: 1260 battiti/minuto Nel colibrì le cellule bruciano zuccheri e grassi 12 volte più velocemente di uno struzzo e 25 volte più velocemente di quelle della gallina. Per analogia, se le fornaci di un essere umano lavorassero a questo ritmo di consumo energetico, si dovrebbe mangiare il doppio del proprio peso corporeo ogni 24 ore e la temperatura interna salirebbe a 400 °C. IL SEMPLICE ATTO DEL COLIBRI’ CHE SI LIBRA E’ IL LAVORO PIU’ DURO E COSTOSO IN TERMINI DI ENERGIA CHE PUO’ COMPIERE UN VERTEBRATO

L’ENERGIA L’energia si definisce dal punto di vista fisico come la capacità di eseguire un lavoro o di produrre un cambiamento. I due principali stati di energia dell’universo: L’energia potenziale è l’energia disponibile per compiere un lavoro L’energia cinetica è l’energia del movimento.

NON E’ POSSIBILE CREARE NUOVA ENERGIA E QUELLA ESISTENTE NON PUO’ ESSERE DISTRUTTA LA QUANTITA’ TOTALE DI ENERGIA NELL’UNIVERSO RESTA COSTANTE E SI LIMITA A CAMBIARE DI STATO

LE LEGGI DELLA CONSERVAZIONE DELl’ENERGIA PRIMA E DOPO UNA CONVERSIONE DI ENERGIA; LA QUANTITA’ DI ENERGIA E’ SEMPRE LA STESSA, MA DURANTE IL CAMBIAMENTO LA QUANTITA’ DISPONIBILE PER COMPIERE UN LAVORO UTILE DIMINUISCE SEMPRE. LE CONVERSIONI HANNO UNA LORO EFFICIENZA CHE SI MANIFESTA CON LA PERDITA DI CALORE, CIOE’ CON IL MOVIMENTO CASUALE DI ATOMI E MOLECOLE. IL MOVIMENTO CASUALE E IL CONTRARIO DELL’ORDINE. COSI’ LA CONVERSIONE DELL’ENERGIA DA UNA FORMA ALL’ALTRA AUMENTA SEMPRE IL DISORDINE DEL SISTEMA: L’ENTROPIA

LE LEGGI DELLENERGIA HANNO PROFONDE CONSEGUENZE PER GLI ORGANISMI E GLI ECOSISTEMI Seguiamo il flusso di energia attraverso un ecosistema di montagna che comprende i colibrì e i fiori dei quali essi si nutrono.

La luce che arriva dall’alto colpisce i fiori dell’aquilegia rossa, che eseguono la fotosintesi, una serie di fasi metaboliche che alla fine intrappolano l’energia e la conservano nei legami chimici degli zuccheri. La pianta usa parte dell’energia per costruire i delicati fiori tubulari e il nettare di essi: questi attirano i colibrì. Dopo che il colibrì sorbisce il nettare, gli zuccheri contenuti nelle goccioline lasciano lo stomaco e l’intestino dell’uccello, entrano nella sua circolazione sanguigna e raggiungono le cellule di tutti i suoi tessuti. Milioni di cellule scompongono poi le molecole di zucchero in presenza di ossigeno ed emettono parte dell’energia nel processo della respirazione cellulare. Questa energia ora alimenta la respirazione, il battito cardiaco, il volo e le altre attività del colibrì.

EQUILIBRIO ENERGETICO

Ingresso=uscita: il peso non cambia LABORATORIO 1 Ingresso=uscita: il peso non cambia Ingresso>uscita: curva di accrescimento del peso

LABORATORIO 6: NUTRIGENIE

LA TERMOREGOLAZIONE

VIE DI SCAMBIO TRA L’ORGANISMO E L’AMBIENTE ESTERNO DURANTE L’ATTIVITA’ FISICA

SUDORAZIONE ED EVAPORAZIONE Sono due processi distinti + EVAPORAZIONE SUDORAZIONE ED EVAPORAZIONE Sono due processi distinti L’evaporazione è l’artefice della termoregolazione, mentre la sudorazione è la prima fase del processo.

QUANTO CALORE PRODUCIAMO DURANTE L’ATTIVITA’ FISICA? PER OGNI LITRO DI OSSIGENO CHE CONSUMIAMO SI LIBERANO 20 KJ, pari a 4,776 Kcal (1 Kj= 0.2388 Kcal; 1 Kcal=4.186kJ) . IL RENDIMENTO DEL NOSTRO ORGANISMO COME “MACCHINA METABOLICA” E’ TALE PER CUI DI QUESTI 20 KJ, 16 KJ SI TRASFORMANO IN CALORE, MENTRE I RIMANENTI 4 KJ VENGONO UTILIZZATI PER COMPIERE LAVORO MECCANICO. Se durante l’esercizio fisico consumiamo 4 l di O2/minuto avremo la produzione di 80000 J/minuto pari a circa 1000 J/s, e cioè 1000 W!

ATTENZIONE ALLA TERMOREGOLAZIONE!! Ogni ml di sudore che evapora si ha una perdita di calore pari a 0.6 Kcal La massima velocità di sudorazione possibile è di 30 ml/minuto, pari ad una perdita di calore di 18 Kcal/minuto La massima velocità di evaporazione del sudore è di 0.58 Kcal/minuto Durante l’esercizio massimale di breve durata si ha un aumento di 1°C di Temperatura corporea ogni 5- 7 minuti