Vnímání teploty hmatem (hmatový klam)
Pokus číslo: 4586
Cíl pokusu
Cílem experimentu je ukázat, že naše vnímání teploty hmatem (dotykem) může být výrazně zkreslené, a lidské tělo je tedy „nespolehlivý teploměr“.
Teorie
Lidské tělo při dotyku nevnímá přímo teplotu předmětu, ale především změnu teploty vlastní kůže a rychlost výměny energie (tzv. tepelný tok) mezi kůží a předmětem.
V kůži jsou uložena specializovaná nervová zakončení označovaná jako termoreceptory, jejichž aktivita závisí zejména na tom, zda se teplota kůže zvyšuje nebo snižuje, jak rychle tato změna probíhá a jak velká část kůže je podrážděna. Mozek poté zpracovává signály z mnoha receptorů a vytváří výsledný subjektivní pocit chladu, tepla nebo tepelného komfortu. Na rozdíl od teploměru tedy termoreceptory neurčují teplotu předmětu – lidské tělo je v tomto smyslu „špatným teploměrem“.
Pomůcky
Tři misky nebo hluboké talíře, teplá a studená voda.
Postup
Připravte si tři misky nebo hluboké talíře a naplňte je vodou různé teploty – studenou, teplou a vlažnou. Ponořte jednu ruku do studené a druhou do teplé vody a nechte je tam asi 20 sekund; potom obě ruce současně vložte do vlažné vody (obr. 1).
Vzorový výsledek
Ruka, která byla předtím v teplé vodě, vyhodnocuje teplotu vlažné vody jako mnohem nižší než ruka, která byla ve vodě studené.
Příčinou je to, že naše tělo vnímá především změny teploty kůže, ne teplotu samotnou. Z teplé ruky vlažná voda odebírá energii – to obvykle dělají chladné objekty, a proto na základě impulzů z teplé ruky vyhodnocuje mozek vlažnou vodu jako studenou. Naopak, studenou ruku vlažná voda ohřívá, a proto na základě impulzů ze studené ruky vyhodnocuje mozek vlažnou vodu jako teplou.
Technické poznámky
Při pokusu potřebujete vodu o třech různých teplotách:
- Studená voda: Použijte co nejstudenější vodu z kohoutku.
- Teplá voda: Použijte co nejteplejší vodu z kohoutku, která je ještě bezpečná na dotek.
- Vlažná voda: Smíchejte teplou a studenou vodu. Voda pokojové teploty není ideální, může mít (zejména v létě) podobnou teplotu jako studená kohoutková voda.
Pokud použijete teplejší vodu z rychlovarné konvice, buďte opatrní – musí být dostatečně vychladlá, aby bylo ponoření ruky bezpečné.
Metodická poznámka
Obětí tzv. hmatového klamu (tedy situace, kdy nám naše smysly dávají o teplotě zavádějící informaci) se snadno můžeme stát také při dotyku dvou materiálů s různou tepelnou vodivostí.
Dotkneme-li se materiálu s vysokou tepelnou vodivostí (a dostatečnou tepelnou kapacitou), například kovu, teplo z kůže do materiálu odchází rychle. Povrchová teplota kůže klesne, zvýší se aktivita chladových receptorů a kov vnímáme jako studený, i když má stejnou teplotu jako vzduch v místnosti nebo dřevěný předmět vedle něj. Naproti tomu materiály s nízkou tepelnou vodivostí, například dřevo, textil nebo kožešina, odvádějí teplo z kůže pomalu, a zdají se nám proto teplejší.
Tento rozpor můžeme snadno zažít například při provádění experimentu Tepelná vodivost plastu a kovu I.
