Sulelised ja nahksed lendurid

Esmapilgul tundub, et lindude ja nahkhiirte tiivad töötavad ühtemoodi ning on mõeldud samaks otstarbeks – lendamiseks. Jah, õhus liikumiseks on nad tõesti, kuid nende kahe lennustiili detailides on omajagu erinevusi.

Tiiva ehitus

Nagu inimeselgi on ka nahkhiirtel ja lindudel sarnased luud õla- ja käsivarres, kuid erinevused on käelaba osas. Inimese karpaalluud (randme luud) on veel sarnased teisele kahele lendajale, kuid faalanksid (sõrmede luud) on erineva pikkusega. Kõigil kolmel on sarnane ehitus 1. sõrme luudel, kuid mida edasi seda pikemaks venivad nahkhiire luud võrreldes teise kahega. Kui linnul on luud vaid tiiva ühte serva mööda peast tiiva otsani, siis nahkhiirte luud moodustavad justkui võrgu, mis ulatub läbi pea terve tiiva ja võimaldab neil lennates teha teistsuguseid liigutusi. Lisaks on nahkhiirte tiiva osa palju paindlikum kui lindude sulgkate. See võimaldab neil tiibu justkui murda, nagu meie saame oma sõrmi painutada, aga lindude tiivad on pea koguaeg liikumas ühel pikal sirgel. 

Nahkhiirte tiivad on palju õhemad ja kergemad ning seetõttu ka õrnemad, kuid väiksemad rebendid on võimelised taastuma ja paranema. Lisaks on tiibade pind tihedalt kaetud kompimisvõimeliste retseptoritega.

Kumb lendab paremini?

Kasutades sellist tehnikat nagu PIV (particle image velocimetry) genereerisid teadlased pildi sellest, kuidas lindude ja nahkhiirte tiivad ruumis liiguvad, paigaldades neile retseptorid. Võrdluses selgub, et lindude tiivalöök on efektiivsem edasiviija, kuid nahkhiirte paindlikud tiivad võimaldavad neil saada vähema energiaga võimsam tõstejõud.

Öise eluviisiga nahkhiired kasutavad lendamisel ja jahipidamisel kajalokatsiooni. Kui nahkhiir saab liigikaaslaselt näiteks löögi pähe, viib see ta tasakaalust välja ning terve keha kallutub küljele. Lindudel aga ei avalda selline tiivalöök mingit mõju ja nad keeravad ehk pea vaid korraks kõrvale, kuid jätkavad rahulikult lendamist.

Manööverdamine

Vastukaaluks lindude rahulikule ja liuglevale lennule on nahkhiired kohastunud kiireteks ja järskuteks pööreteks keerukates õhulabürintides. Erinevalt enamustest lindudest suudavad nahkhiired õhus kohapeal hõljuda ning võivad suurel kiirusel lennates teha järsult pöörde, et kinnituda pea alaspidi kuhugi puhkama. Kuidas on see võimalik? Geofrey Spedding avastas oma uuringutega, et kui nahkhiired oma tiivad alla löövad tekib ülemise serva ette õhu pööris, mis võimaldab neil jääda paigale. Nii teevad ka putukad, kuid varasemalt arvati, et nahkhiired on liiga suured tegemaks sama.

Lennunduse esiisad

Kust sai lendamine alguse – kas see arenes maa peal kõndivatest kahejalgsetest üles taeva poole või puudel kõlkuvatest eellastest alla maa poole?

Kahjuks ei ole seda võimalik välja selgitada ning olulisem ongi mõelda, et miks see areng aset leidis. Lindudele ja käsitiivalistele eelnes veel Pterosaurus, keda algul peeti natuke ebaõnnestunud katseks lendamise osas. Pterosauruse puhul on olemas tõendid “alt üles” arengu kasuks ning eksisteerib sarnasus praeguste tiivaliste anatoomiaga. Olenemata nende nõrgast oskusest õhus liikuda, tegid nad seda siiski. 

Stiilinäited

Lindude esivanemaks on Archaeopteryx ehk ürglind, kes sarnaneb küll paljuski oma ehituselt hoopis roomajale, aga on hilisemate uuringutega kinnitatud siiski linnuks. Käsitiivaliste seltsi esindajate nahkhiirte päritolu on aga siiani täpselt selgitamata. Kõige tõenäolisemalt on nad evolutsioneerunud lendavate leemurite taolistest loomadest.

Nahkhiir


Lind:

1. Mille abil orienteeruvad nahkhiired ruumis?
a) Nad tekitavad heli ning kuulavad selle tagasipõrkumist pindadelt.
b) Ringi vaatamise abil.
c) Tiibadel asuvate tunderetseptorite abil. 

2. Miks saavad nahkhiired oma tiibu painutada ja kõverdada kuid linnud mitte?
a) Sest neis pole luid.
b) Sest nad on tugevamad.
c) Sest nahkhiirte elastne nahk ja ulatuslikum luustik võimaldavad paremat kontrolli liikumise üle. 

3. Keda meenutab vanim käsitiivaliste eellane?
a) Lendavat leemurit
b) Batmani
c) Lendoravat 

Vastused: 1-a, 2-c, 3-a

Loe edasi

Kuidas toimuvad keemilised reaktsioonid?

Keemilised reaktsioonid toimuvad kõikjal meie ümber. Näiteks ilutulestiku õhku laskmise, piima hapnemise ja raua roostetamise taga on keemilised reaktsioonid. Järgnev video seletab ära, millised on keemiliste reaktsioonide seaduspärasused. 

Mis on keemiline reaktsioon?

Keemiline reaktsioon toimub molekulide vahel ning on protsess, kus ühest või mitmest lähteainest tekib üks või mitu ainet. Terve meie maailm koosneb molekulidest ning nad võivad üksteisega kokkupuutumisel reageerida erinevat moodi: 

  • Kaks molekuli võivad ühineda ja moodustada uue aine. 
  • Üks molekul võib laguneda ja moodustada kaks uut ainet. 
  • Molekulid võivad ka üksteise vahel osakesi vahetada.

Mida on vaja, et toimuks keemiline reaktsioon?

Keemilise reaktsiooni toimumise jaoks on vaja õigeid tingimusi: 

  • Molekulid peavad olema õige orientatsiooniga ehk liikuma üksteise suunas. Kui molekulid ei liigu üksteise poole, ei saa toimuda kokkupõrget ega toimuda reaktsiooni. Näiteks, kujuta ette, et sa oled maratonijooksja. Kui sa soovid jooksu võita, siis sa pead liikuma finiši poole. Stardi suunas jooksmine ei too sulle medalit. Sama põhimõte kehtib ka siin. Molekulidel on vaja liikuda õiges suunas. 
  • Lisaks õigele liikumissuunale, peavad ained kokku põrkama piisavalt suure kiirusega ehk energiaga, mis käivitaks keemilise reaktsiooni. Seda energiat nimetatakse aktiviseerimisenergiaks, mis on vähim energiakogus, mida tuleb osakestele anda, et reaktsioon toimuks. 

Paljude tegevuste jaoks on vaja aktiviseerimisenergiat. Näiteks selleks, et kivi hakkaks mäest alla veerema on vaja rakendada jõudu, lükates kivi üle künka. Kui kivi on üle künka siis veereb kivi gravitatsiooni tõttu juba ise alla. 

Keemiline reaktsioon ei toimu alati ühesuguse kiirusega. 

 Keemilised reaktsioonid kulgevad erineva kiirusega. Näiteks plahvatus toimub kiiremini kui raua roostetamine, kuid mõlemad on keemilised reaktsioonid. Reaktsiooni kiirus oleneb sellest, kui palju on kindlal ajahetkel ja kindlas ruumalaühikus aktiivsete osakeste kokkupõrkeid. 

Reaktsiooni kiirust on võimalik kiirendada kasutades erinevaid mooduseid: 

  • Suurendada reageeritavate ainete kokkupuutuvat pinda. Näiteks peenestatud aine reageerib kiiremini kui sama aine ühtne suurem tükk, kuna tänu peenestamisele on aine pindala suurem. Kokkupuutuvat pinda saab ka suurendada kasutades kitsaid katsekolbe, kus ained on sunnitud olema üksteisega suuremas kokkupuutes. 
  • Suurendada ainete konsentratsiooni. Mida suurem on ainete konsentratsioon, seda suurem on reaktsiooni kiirus. 
  • Suurendada temperatuuri. Kõrgemal temperatuuril liiguvad osakesed kiiremini s.t. suurema energiaga, mis jällegi soodustab keemilise reaktsiooni toimumist. Kui temperatuuri tõsta 10° kraadi, siis reaktsiooni kiirus suureneb 2-4 korda. 
  • Kasutada katalüsaatoreid. Katalüsaator on aine, mis muudab reaktsiooni kiirust, jäädes ise muutumatuks. Katalüsaatorid alandavad reaktsiooni toimumiseks vajaliku aktiviseerimisenergiat, mis tähendab, et alandateks energiat, mida on vaja, et reaktsioon toimuks.

Selles videos on see väga hästi ära seletatud. 

Lisainfot

Keemilist reaktsiooni väljendatakse reaktsioonivõrrandite kaudu. Ained ühinevad üksteisega alati teatud kindlas suhtes. Reaktsioonis aineid ei teki ega kao ning üks keemiline element ei muutu teiseks, mis tähendab, et iga elemendi hulk reaktsioonis säilib. Sellega tegeleb keemia osa nimega stöhhiomeetria, mille kohta saab huvitavaid videosid vaadata siit.

Lisaks sellele kaasnevad reaktsioonidega ka energia muutused, mis tulevad keemiliste sidemete lagunemises või tekkimisest. Selle tulemusena vabaneb või neeldub energia protsessi soojusena, seetõttu nimetatakse seda soojusefektiks. 

Selle kohta on võimalik vaadata erinevaid katsevideosid: 


 Testi oma teadmisi!

1. Kas suhkru peenestamine on keemiline reaktsioon?

2. Mida sa ei tohi teha, kui soovid reaktsiooni kiirendada?

a) Lisada suvalisi aineid juurde, lootuses, et äkki ained reageerivad kiiremini. 

b) Segada katseklaasis olevaid aineid. 

c) Kasutada Bunseni põletit, et suurendada reageerivate ainete temperatuuri. 

3.  Mida sa teed kui võõra inimesega kokku põrgates kinnitus sinu käsi teise inimese nina asemele?

a) Põrkad inimesega uuesti kokku lootuses, et saad oma käe tagasi. 

b) Õpid elama ilma ühe käeta, sest reaktsioon on pöördumatu. 

c) Otsid abi professionaalidelt. 


Õiged vastused:

1) Suhkru peenestamine ei ole keemiline reaktsioon, sest aine ei muundu teiseks aineks (molekuli struktuur jääb samaks). 

2) a.

3) a.

Loe edasi

Lahused ja lahustuvus

Looduses ja tehnikas omavad lahused suurt tähtsust. Taimed omandavad vajalikke aineid lahuste kujul. Kõik looduslikud veed kujutavad endast ka lahust, kus vees on lahustunud mitmesugused ained: sulfaadid, karbonaadid jt. Ka limonaad on lahus, kus on lahustunud süsinikdioksiid.   Järgnev video näitab, mida täpselt kujutab endast lahus. 

Lahus

Lahus koosneb lahustist ja lahustunud ainest (ainetest). Lahustiks nimetatakse seda komponenti, mille agregaatolek  lahustumisprotsessis ei muutu. Näiteks keedusoola lahustamisel vees on vesi lahustiks ja sool lahustatavaks aineks. Kui mõlemad komponendid on ühes ja samas agregaatolekus, loetakse tavaliselt lahustiks seda komponenti, mille kogus lahuses on suurem. Lahused võivad olla nii gaasilised, tahked ja vedelad. 

Igal ainel on olemas küllastumispunkt, millest alates rohkem ei saa lahustatavat ainet lahusesse lahustada ning sellepärast saab lahused jagada küllastunud ja küllastumata lahusteks. 

Küllastunud lahus on lahus, kus mingil kindlal temperatuuril ainet enam ei lahustu. 

Küllastumata lahuses saab aga samal temperatuuril veelgi ainet lahustada. 

Lahustuvus

Aine lahustuvus iseloomustab aine sisaldust küllastunud lahuses. Lahustuvust väljendatakse lahustunud aine massina (grammides) 100 g lahusti kohta küllastunud lahuses.  Aineid eristatakse kolme rühma vastavalt ainete lahustuvusele:

  • vees lahustuvad – Kui 100 g vees lahustub tahket ainet üle 1 g. 
  • vähelahustuvad – Kui 100 g vees lahustub ainet vahemiksu 0,1-1g. 
  • praktiliselt mittelahustuvad – Kui aine lahustub alla 0,1 g. 

Lahustumist mõjutab nii lahuse segamine, temperatuur kui ka lahustatava aine peenestatus. 

Segamine  kiirendab ainete lahustumist.  Sel põhjusel segatakse ka tee sisse pandu suhkrutükke. 

Soojendamisel (temperatuuri tõstmisel) lahustumine enamjaolt suureneb. Vastupidine efekt toimub aga gaaside puhul, kus temperatuuri tõstmisel gaaside lahustuvus vedelikes väheneb. Sellepärast peabki Coca-Cola pudelit hoidma külmas. Soojas hoitud Coca-Cola pudeli avamisel eraldub palju rohkem süsinikdioksiidi ning tekib oht, et võid endale natuke koolat peale valada. 

Gaaside lahustuvus sõltub ka rõhust. Mida väiksem on rõhk seda väiksem on gaasi lahustuvus. 

Eelneva jutu ilmestamiseks on väga head katsevideod saadaval siit.

 Lisainfot

Lahuste koostist väljendatakse massiprotsendi, molaarsuse ja moolimurdude abil, mille kohta leiab asjaliku infot Tartu Ülikooli teaduskooli materjalidest

Loe edasi