¿Cómo evito que Bob, el animal gigantesco, se sobrecaliente?

Específicamente: ¿ cuáles son algunas estructuras biológicas que podrían ayudar a subvertir los efectos de la ley del cubo cuadrado sobre el sobrecalentamiento de los animales?

Bob es un depredador de emboscadas terrestre muy, muy grande que normalmente es sedentario, pero que desarrolla enormes ráfagas de velocidad para atrapar a su presa.

El problema con esto es, como con muchas de esas cosas, la ley del cuadrado-cubo . Específicamente, los animales grandes tienen problemas para descargar calor rápidamente, ya que tienen más volumen y, por lo tanto, más masa en relación con su área de superficie. Por lo tanto, si Bob se esfuerza demasiado, Bob se sobrecalentará y no será agradable .

Cuando está descansando o dando un paseo, Bob no produce suficiente calor para sobrecalentarse. Puede que esté tibio al tacto, pero está bien en términos de temperatura corporal. Sin embargo, cuando Bob está corriendo, peleando o haciendo algún otro esfuerzo, no puede descargar el calor lo suficientemente rápido como para mantenerse con vida. A veces, Bob tiene que hacer estas cosas durante mucho, mucho tiempo, porque su presa tiende a atropellarlo en el transcurso de períodos de un día si cree que es responsable de las muertes en el área; como tal, limitar la actividad a ráfagas breves no es una opción. Como tal, por favor no responda con esto.

Una solución común que he visto para esto sería hacer que Bob sea menos denso. Sin embargo, la presa de Bob es muy buena contraatacando con una amplia variedad de armas letales, por lo que Bob necesita ser tan denso como el agua, en promedio, para contener suficiente masa y, por lo tanto, suficientes estructuras corporales para luchar bien y resistir el daño por mucho tiempo. suficiente para sanar. Por lo tanto, no responda con una disminución en la densidad de Bob, porque Bob preferiría no morir, muchas gracias.

Tenga en cuenta que me estoy refiriendo a estructuras biológicas, no a adaptaciones de comportamiento : las "estructuras biológicas" en este sentido incluyen el cerebro, las células sanguíneas, los huesos y otras cosas similares, mientras que las "adaptaciones de comportamiento" son cosas como "este animal es agresivo". o "este animal es nocturno".

Además, tenga en cuenta que no estoy interesado en determinar qué presiones evolutivas podrían conducir a esto. Supongamos que se está construyendo en el laboratorio de un científico loco.

Las buenas respuestas citarán una estructura biológica/característica corporal/adaptación de diseño/etc. capaz de almacenar, dispersar rápidamente o mitigar el calor que también es capaz de existir en condiciones similares a las de la Tierra y que es compatible con la bioquímica terrestre.

¿Qué tan grande es exactamente "realmente grande"? ¿Xenomorfo? ¿Tirano saurio Rex? ¿Godzilla?
@Philipp Con suerte, estas respuestas escalarán independientemente.
Es probable que esto no funcione en nada con ciencia remotamente dura, pero liberar el calor como una especie de aliento de fuego podría ser genial.
@RedwolfPrograms Puede que te sorprendas. La gestión térmica en las naves espaciales es un desafío de ingeniería ya que no hay aire a temperaturas moderadas. Como tal, es importante tener en cuenta el calor transferido a los gases expulsados ​​por los propulsores. Siempre que su aliento de fuego no provenga de algún tipo de proceso exotérmico como la combustión, es totalmente viable... mejor aún, un proceso endotérmico para absorber el calor, ¿así que el aliento de hielo?
Si es un depredador de emboscada, no huye de nada durante mucho tiempo, son adaptaciones opuestas. es como decir que un pájaro tiene que ser bueno para volar pero está evolucionando para ser lo más pesado posible.
@KEY_ABRADE básicamente ninguna respuesta escalará muy lejos, esa es la totalidad de la ley del cubo cuadrado.
Algunos dinosaurios tenían (AFAIK) crestas/aletas para refrescarse.|| Puede probar el enfriamiento de gas expulsando aire a través de un orificio. La eficiencia neta es < 100 %, por lo que debe mantener los aspectos de generación de calor externos. Tal vez te conformes con una vejiga grande. || Niven Pournelle Barnes en " Legacy of Heorot " tenía una criatura con un modo de "velocidad" súper oxigenado con problemas de enfriamiento similares. Para matarlo, activa el modo de velocidad mientras está lejos del agua. Eso no te ayuda a enfriar a Bob, pero una lectura puede ayudarte a analizar los problemas.
Mirando el título, lo leí mal how do i stop bob the gigantic animal from overeating... supongo que también sería una pregunta interesante.
@FranzGleichmann sería una pregunta MUY interesante. Pero la respuesta sería bastante simple si no hubiera muchas condiciones, ¿verdad?

Respuestas (22)

Esto se basa en la respuesta de Lemming: tal vez podrías darle a Bob algunas branquias, como peces, aunque Bob es una criatura terrestre. Las branquias ayudan a airear los órganos internos con aire frío (aire que se mueve rápidamente) al inhalar, y luego expulsan el calor de alrededor de los órganos críticos al exhalar. Mi pensamiento detrás de esto es que no importa cuán caliente esté el aire, cuando sopla sobre la piel caliente tiene un efecto refrescante.

Quizás las branquias podrían ser parte de un sistema de respiración secundario (involuntario) que se activa por sí solo en lugar de ser realizado conscientemente (o incluso viceversa). Las branquias no conducirían a los pulmones sino a una serie de tubos intercostales que rodean los órganos expresamente con el fin de eliminar el calor a través de movimientos rápidos de aire. Proporciona el efecto de absorción del rápido movimiento del aire, así como el aumento del área de superficie presentado por el otro comentarista.

https://www.livescience.com/34062-breeze-feel-cool.html

"sino más bien una serie de tubos intercostales que rodean los órganos expresamente con el propósito de eliminar el calor a través de movimientos rápidos de aire". El enfriamiento por agua es mucho más efectivo que el enfriamiento por aire para mover el calor, por lo que el sistema de circulación del animal sería mejor para esto. Sin embargo, me gusta la idea de estructuras tipo 'branquias' como radiadores.

Métodos biológicos para reducir la temperatura corporal interna:

  • Aumenta el área de superficie de la piel, a través de grietas y pliegues (mencionados en otra parte) como un elefante.

Ejemplo de elefante doblado y agrietado

  • Use extrusiones de la piel para aumentar el área de superficie y utilícelas para bombear sangre para enfriar la sangre. Los elefantes tienen esto con sus orejas, pero algunos elefantes no lo necesitan, así que tengan orejas más pequeñas. Comparemos los elefantes africanos y asiáticos.

Elefante asiático, orejas más pequeñas, izquierda, elefante africano, orejas grandes, izquierda

  • Use aberturas internas, mojadas por la humedad interna, para refrescarse. Muchos, si no la mayoría de los mamíferos, usan este método de enfriamiento "húmedo" en clima seco con la lengua y el interior de la boca.

perro con la lengua afuera

  • Incluso las plantas intentan refrescarse con este método, aunque parece sudar, es más porque los agujeros dentro de las hojas se abren, en lugar de excretar agua.

transpiración

  • Use métodos húmedos externos para refrescarse, es decir, las glándulas sudoríparas, como hacen los humanos. Requiere mayormente piel expuesta para que esto funcione.

piel sudorosa

  • La coloración ligera se puede utilizar para reflejar la energía radiada en lugar de absorberla y convertirla en calor.

zorro fénico gecko saltando

  • Con los mamíferos cerca del ecuador, por lo general esta coloración se aplica a la piel, a menudo lo que sucede es que esta coloración está ligada al medio ambiente, por lo que no es completamente blanca. Sin embargo, la piel del animal todavía es muy oscura. La producción de melanina se utiliza para bloquear la radiación UV, previniendo cánceres de piel. Encontrarás muchos animales con narices e incluso lenguas oscuras debido a este problema de melanina, incluso en ambientes cálidos. Es de conocimiento común que esto se aplica a los humanos, pero también se aplica a los perros como el perro de raza Xolo de México, que en realidad se broncean como nosotros. Esto no es tanto una adaptación al calor, sino una adaptación ecuatorial.

Cachorro de xolo, junto a adulto

  • Tasa metabólica más baja, para disminuir la temperatura corporal producida internamente. La tasa metabólica de los elefantes, por ejemplo, es mucho más baja que la de los animales pequeños como los ratones:

dos gráficos con masa corporal y tasa metabólica

  • Use ectotermia, para derivar su temperatura principalmentedel mundo exterior. Los reptiles hacen esto y han creado algunos depredadores verdaderamente masivos que no eran dinosaurios, pero los reptiles basales tradicionales y los arcosaurios basales (serpientes, tortugas, crocadilimoprhs) pudieron alcanzar tamaños masivos. La ectotermia, la sangre fría, es donde la temperatura corporal está determinada principalmente por el medio ambiente (aunque, incluso los ectotermos, en tamaños muy grandes, comenzarán a tener dinámicas internas con el aumento de la temperatura corporal sin adaptación). Durante el período inmediatamente posterior a la caída de los dinosaurios (paleoceno), los animales más grandes de la tierra no eran aves ni mamíferos, eran reptiles, reptiles de tamaños más grandes que nunca, incluso durante el Mesozoico (reinado de los dinosaurios) . La temperatura de la tierra era muy alta, más caliente en algunos puntos que durante la era de los dinosaurios, y ciertamente más caliente que hoy. Esto, en combinación con la apertura de nichos, permitió que prosperaran reptiles masivos, comotitanaboa , Carbonemys y varios cocodrílidos extremadamente grandes como Euthecodon .

  • Uso de la Mesotermia. La mesotermia es básicamente cualquier cosa entre ecto y endotermia. Una hipótesis de por qué los saurópodos pudieron crecer tanto es el uso de la mesotermia. Si bien muchos dinosaurios probablemente eran endotermos, aunque con metabolismos posiblemente más bajos como el elefante africano, en los tamaños que alcanzaron los saurópodos, se habrían cocinado solos. Sin embargo, a pesar de ser tan grandes, los bebés saurópodos eran comparativamente extremadamente pequeños, "no más grandes que los gansos"., sus padres eran "10000 veces más pesados" que ellos. Con esos tamaños, los bebés saurópodos probablemente no habrían tenido ectotermia, ya que de lo contrario serían relegados a los mismos nichos que los reptiles de tamaño similar, aunque aún más vulnerables. Lo que es más, es que los bebés dinosaurio crecieron extremadamente rápido. No podían darse el lujo de ser bestias pesadas y lentas, estos bebés tenían que comer mucho y comer rápido. Se ha descartado la hipótesis de que los bebés más pequeños tenían características metabólicas diferentes a las de los adultos, y que el metabolismo de los adultos no habría coincidido ni con la ectotermia ni con la endotermia. La idea de que tradicionalmente los animales ecto/endo/térmicos podrían lograr algo diferente a la estricta sangre fría/caliente o la transición se ha visto en ratas topo desnudas .algunos lagartos monitores que han desarrollado una estrategia algo ectotérmica.

Pensamientos añadidos

Se me ocurrieron algunas cosas que no sentí exactamente que encajarían aquí, pero creo que vale la pena mencionarlas.

  • Si bien es una especie de comportamiento, lamer se usa para refrescarse, particularmente con los mamíferos. Perros, Gatos, Canguros, se lamerán para refrescarse, aunque creo que esto puede ir en contra del espíritu de la pregunta, no solo por la naturaleza del comportamiento, sino también porque es una medida temporal contra el calor. No es realmente algo constante o pasivo, ya que el animal no puede cazar exactamente mientras esto sucede.

  • Op menciona la densidad como un método por el cual podría producir menos calor, pero no es una respuesta ideal. No estoy seguro de que este mecanismo reduzca el calor exactamente. Sin embargo, los animales de menor densidad son algo real, es decir, como hipótesis en dinosaurios no aviares (respaldados por dinosaurios aviares modernos y marcas dejadas en los huesos) y vistos en dinosaurios aviares, pájaros e incluso pájaros grandes. Las aves tienen una serie de sacos de aire en su interior, que ayudan a sostener su cuerpo, y se supone que fue al menos uno de los aspectos que permitió que algunos dinosaurios crecieran tanto, aunque en el caso de las aves voladoras, esto va acompañado de mucho menos. huesos densos. Sin embargo, esto por sí solo no es una medida para "reducir la temperatura interna del cuerpo", de hecho, ya que el aire es un aislante, uno podría suponer que estos sacos de aire harían más para aislar las partes internas del cuerpo que para enfriar las cosas. Sin embargo, esta menor densidadpuede reducir la energía ejercida, por lo que puede reducir indirectamente el calor.

Bolsas de aire de dinosaurios vs pájaros

  • Del mismo modo, ciertos planes corporales van a ser mejores en ciertas acciones que en otros, en términos de eficiencia energética, etc. El bipedalismo es un plan mucho más eficiente para ciertos tipos de movimiento, uno de ellos es la carrera de resistencia. Los seres humanos son actualmente los mejores animales de ultra larga distancia del planeta en climas cálidos (más de 30 millas), los perros de trineo pueden competir con ellos o vencerlos en climas fríos, los avestruces los vencen en medio (pueden correr muy rápido durante un tiempo sorprendentemente largo y distancia, medida en millas, no en pies, no como un guepardo). Entonces, tal vez esta criatura se beneficiaría indirectamente de los intervalos de calor con una postura bípeda, algo similar a las aves grandes modernas, o dinosaurios terópodos, los dinosaurios terópodos más grandes rondaban el rango de 5 -> 10 toneladas métricas, muchos más de 10 metros de largo. No estoy seguro si esa masa es lo suficientemente grande,

  • También vale la pena señalar que, si bien los acondicionadores de aire no son (todavía;) ) una adaptación biológica, la forma en que funcionan puede ser una inspiración para una adaptación biológica hipotética. Los acondicionadores de aire modernos suelen ser de dos vías, enfrían las cosas en una dirección, invierten el flujo y calientan las cosas. Esto se debe a que los acondicionadores de aire funcionan a través de una serie de compresión y calentamiento de un químico especial dentro del acondicionador de aire mediante:

  1. pasar aire normal sobre un refrigerante líquido (generalmente con algún tipo de ventilador, que calienta el refrigerante y hace que se convierta en gas).

  2. Comprimir este gas, haciéndolo "más caliente" y empujando este gas a una ubicación diferente, normalmente afuera.

  3. Debido a que el gas refrigerante está comprimido, está mucho más caliente, incluso que la temperatura ambiente exterior en los días calurosos. Esto significa que todavía es posible enfriar este aire "calentado".

  4. El aire del exterior luego se condensa a medida que se enfría afuera, de nuevo en un líquido

  5. este líquido luego se empuja hacia adentro, pero ahora se despresuriza, donde se puede calentar nuevamente.

  • Tal vez el animal en cuestión podría de alguna manera producir un refrigerante que tenga las propiedades que lo hagan posible y se enfríe solo. Sin embargo, gastaría una enorme cantidad de energía al hacerlo (como lo hace hoy el aire acondicionado). No está claro cuán realistas podrían aplicarse estos conceptos a un animal.
Un color blanco es un mejor reflector , pero un cuerpo negro es un radiador perfecto , por lo que creo que el negro sería una mejor opción para arrojar más calor a través de la radiación al medio ambiente.
@Jay No estoy seguro de cómo funciona eso, parece que tiene más que ver con las propiedades del espectro no visible del material, y no está respaldado por lo que vemos con la vida silvestre. De hecho, los osos polares, a pesar de tener un pelaje blanco para camuflarse, son negros debajo, mientras que muchos animales en climas cálidos aún no son negros fuera de las áreas de piel más expuestas cerca de la cara y los pies, y en realidad son bastante pálidos cuando se afeitan.
La radiación de @Jay Blackbody no se llama así porque solo funciona con cuerpos negros. Pero más bien se llama así, porque significa la salida de luz/IR de algo si solo se tiene en cuenta su radiación y ningún reflejo de otras fuentes de luz/IR. Básicamente, de la misma manera sería para un objeto perfectamente negro, que no refleja en absoluto (que por cierto no existe). El color en realidad no afecta la tasa de radiación.
@Dakkaron Color afecta la tasa de radiación. Véase también en.wikipedia.org/wiki/… . Un buen absorbente es automáticamente un buen emisor. Pero debido al sol, cualquier efecto del aumento de la radiación será superado por una mayor absorción de la luz solar. Las casas en la zona mediterránea suelen ser blancas por este motivo. Si dejara afuera un mosaico blanco y negro por la noche con la exposición al cielo nocturno, el mosaico negro se enfriaría mucho más rápido.
Uno puede ser bastante blanco en luz visible e infrarrojo cercano (de donde proviene la mayor parte de la energía solar) y negro en el infrarrojo lejano (donde uno irradia cuando se calienta a temperaturas compatibles con la vida).
Sí, todo aquí es bastante válido en contexto, pero la respuesta es que un animal con pelaje blanco será más fresco porque refleja la luz del sol. Estoy señalando que esto es menos relevante porque Bob está arrojando calor al medio ambiente a través de la radiación, y quiere ser un buen radiador , no un reflector , porque emitir calor y absorber calor son similares (ver los mosaicos negros). Sin embargo, todo esto es muy incidental en lo que respecta al enfriamiento, porque creo que la evaporación será mucho más sustancial que la radiación.
(re: los comentarios) si desea irradiar o absorber calor, es decir, ser de color claro u oscuro, depende de si es más cálido o más frío que su entorno. Si Bob vive en un ambiente frío, querrá estar oscuro, al menos en la banda IR, para irradiar su calor. Si vive en un ambiente cálido, es posible que desee ser liviano para evitar absorber aún más el calor de la luz solar, pero tendrá una necesidad aún mayor de otros métodos para mantenerse fresco.

Regla de Allen

Nadie parece haber mencionado la respuesta fácil todavía...

La regla de Allen es la subversión simple y natural de la ley del cubo cuadrado en los organismos. Donde cuadrado-cubo se refiere a objetos que aumentan de escala isométricamente (es decir, proporcionalmente), la Regla de Allen se ocupa de la escala alométrica (es decir, no proporcional) en organismos, específicamente por el bien del rechazo/retención de calor. La regla dice:

... los animales adaptados a climas fríos tienen extremidades y apéndices corporales más cortos que los animales adaptados a climas cálidos. Más específicamente, establece que la relación entre el área de superficie corporal y el volumen de los animales homeotérmicos varía con la temperatura promedio del hábitat al que están adaptados (es decir, la relación es baja en climas fríos y alta en climas cálidos).

Wikipedia más explicaciones:

La regla de Allen predice que los animales endotérmicos con el mismo volumen corporal deben tener diferentes áreas de superficie que ayuden o impidan la disipación de calor.

...

Debido a que los animales con relaciones bajas de área de superficie a volumen se sobrecalentarían rápidamente, los animales en climas cálidos deberían, según la regla, tener altas relaciones de área de superficie a volumen para maximizar el área de superficie a través de la cual disipan el calor.

Considere la siguiente ilustración usando bloques de construcción:

Ocho cubos dispuestos de 3 formas: un cubo de 2x2x2, una losa de 1x2x4 y una torre de 1x1x8

Puede ver fácilmente que el área de la superficie aumenta a medida que la forma se vuelve más larga y más delgada, manteniendo la misma masa. Esto se muestra a través de la relación de área de superficie a volumen, como se mencionó anteriormente; grandes números disipan más fácilmente el calor. El cubo tiene la proporción más baja de 3, y mientras que la losa es una mejora de 3,5, la torre tiene un asombroso 4,25, ¡un 42 % más de superficie que el cubo!

Es un poco complicado, pero este simple truco puede marcar una gran diferencia en la superficie disponible para rechazar el calor. Esto se puede combinar con los métodos mencionados por otros, como la textura de la piel, para amplificar la efectividad de cada enfoque individual.

Por supuesto, esta es una espada de doble filo. Un cuerpo larguirucho proporcionará un enfriamiento totalmente pasivo; ayudará a mantenerse fresco durante el esfuerzo físico, pero también se refrescará en cualquier otro momento. Es casi seguro que Bob, el animal gigantesco, necesitará un método para controlar activamente su pérdida de calor mientras se encuentra en un estado sedentario. El enfoque correcto es probablemente usar la regla de Allen para obtener la mayor parte de su enfriamiento y la fisiología activa mencionada por otros para regular según las condiciones.

Hum... Según esta respuesta, Bob es una anaconda gigante.
@FedericoJ Las serpientes son rápidas. . .

Bueno, ahora, esto es fácil.

Simplemente aumente su área de superficie. Esto se puede hacer fácilmente, solo mire a los elefantes y sus orejas . Dado que debo suponer que esta criatura no se habrá producido a través de la evolución y se construirá en el laboratorio de un científico loco, simplemente puedo decir que bob:

(1) Tener orejas enormes. Diséñelos de una manera que no sea perjudicial o lo haga tropezar, ¿de acuerdo?

(2) Tener muchas orejas grandes, por todo el cuerpo. ¡Excelente para detectar presas y señalar sonidos!

(3) Tener una gran cantidad de aletas que no son orejas, pero que tienen el propósito expreso de enfriar a Bob mientras se esfuerza y ​​aletean por todos lados. ¡Enfriamiento de aire pasivo para ganar!

Y luego coloque orejas medianas en las orejas grandes, orejas pequeñas en las orejas medianas, orejas diminutas en las orejas pequeñas, y así sucesivamente, para producir una superficie fractal, a la que no se aplica la ley del cuadrado-cubo.
También podría usar una vela en la parte posterior en lugar de orejas, similar a en.wikipedia.org/wiki/Dimetrodon
@Dakkaron una vela retrasaría MUCHO a Bob, con el área de superficie adicional. A menos que Bob pueda girar la vela para que corra más rápido o más lento, usándola como la vela de un velero o algo así. Esto también ahorraría energía y evitaría un sobrecalentamiento, por pensarlo. . .
@Silvermidnight ¿Cómo ralentizaría a Bob una vela como en un Dimetrodon? ¿Hiciste clic en el enlace? La vela está a lo largo de la columna, por lo que básicamente no debería hacer nada con respecto a la resistencia del aire.
@Dakkaron Quise decir cuando estaba girando. La vela se engancharía en el viento, y haciendo sus giros incómodos
@Silvermidnight ¿Estás seguro? (a) La vela se mueve con la columna vertebral. Si Bob gira la columna, también lo hará la vela. (b) La vela puede ser parcialmente flexible, de modo que el viento se desvíe de ella. Ha habido muchos animales (principalmente reptiles) que tienen/tenían velas, y no parecía afectarles demasiado.
Si la vela era lo suficientemente grande.

No es necesario prevenir el sobrecalentamiento del cuerpo si puede mantener el cerebro dentro de límites tolerables. Los caninos usan este hecho a su favor al tener una estructura conocida como rete mirabile (en latín, "red maravillosa").

Una rete mirabile es un complejo de arterias y venas que se encuentran muy cerca unas de otras, que se encuentra en algunos vertebrados, principalmente en los de sangre caliente. La rete mirabile utiliza el flujo de sangre a contracorriente dentro de la red para actuar como un intercambiador de contracorriente. (Wikipedia)

Un comportamiento depredador de los caninos es correr hacia su presa hasta que la presa sucumbe al agotamiento por calor y no puede correr más. El cuerpo del canino tiende a calentarse tanto como el cuerpo de la presa, pero la red mirabile en el cuello del canino sirve para mantener el cerebro unos grados más frío que el cuerpo.

La sangre en un canino se enfría por el flujo de aire y la evaporación en la nariz, el hocico y la lengua. Cuando esta sangre regresa al corazón a través de las venas, entra en la rete mirabile del cuello, donde se divide en muchas venitas y vénulas. La sangre del corazón que fluye hacia el cerebro en las arterias también ingresa a la rete mirabile en la dirección opuesta, y también se divide en arterias y arteriolas más pequeñas. La proximidad de una maraña de venas y arterias con sangre que fluye en direcciones opuestas forma un intercambiador de calor de contracorriente efectivo . El resultado es un cerebro canino varios grados más frío que el cuerpo sobrecalentado, lo suficientemente frío como para continuar la persecución hasta que la presa sucumbe al sobrecalentamiento.

Reacción endotérmica
Bob crea sustancias químicas dentro de sí mismo a pedido. Mezcla estas sustancias químicas en un órgano único y hace circular su sangre a su alrededor para enfriarla. La reacción de estos productos químicos crea una reacción endotérmica. El bono frío crea gas amoníaco.

El hidróxido de bario sólido reacciona con tiocianato de amonio sólido y produce tiocianato de bario, gas amoníaco y agua líquida. Esta reacción se reduce a -20°C o -30°C

Si no te gusta esta receta endotérmica en particular, puedes descubrir fácilmente otras.

Dispositivo Peltier
Bob ha implantado o cultiva un órgano de enfriamiento biotermoeléctrico para enfriar su sangre. Para enfriar el dispositivo antes de que se sobrecaliente, el Peltier se puede construir como un tubo. el agua puede ser expulsada a través del tubo y agotada como vapor.

El enfriamiento termoeléctrico utiliza el efecto Peltier para crear un flujo de calor en la unión de dos tipos diferentes de materiales. Un enfriador, calentador o bomba de calor termoeléctrica Peltier es una bomba de calor activa de estado sólido que transfiere calor de un lado al otro del dispositivo, con un consumo de energía eléctrica, dependiendo de la dirección de la corriente. Dicho instrumento también se denomina dispositivo Peltier, bomba de calor Peltier, refrigerador de estado sólido o enfriador termoeléctrico (TEC) y, en ocasiones, batería termoeléctrica. Puede utilizarse tanto para calefacción como para refrigeración, 1 aunque en la práctica la principal aplicación es la refrigeración. También se puede utilizar como controlador de temperatura que calienta o enfría.

Aumenta la masa térmica.

Temprano en la mañana, antes de que salga el sol, Bob toma un trago largo y se llena con un par de metros cúbicos de agua. El agua tiene una alta capacidad calorífica específica y absorberá mucha energía antes de aumentar su temperatura. Durante su largo día de pelado y jiving, Bob calienta su masa térmica a bordo, utilizando el agua fría para absorber el exceso de calor.

Si el agua en él se calienta, entonces necesita agua nueva. Tira el agua caliente, luego se detiene y bebe una nueva carga de agua. Puede que no sea tan fresco como temprano en la mañana, pero aún es más fresco que Bob; lo hará

El agua es pesada. Pero Bob es fuerte y eso no es un problema. Además, la masa añadida en realidad le permite golpear más fuerte de lo que lo haría con el estómago vacío.

Esto no es verdad. El efecto refrescante de la absorción de agua es muy pequeño en comparación con el calor que absorbe al evaporarse (léase: sudar). El calor específico del agua es de unos 4 julios/gramo/por grado centígrado. Si su vaso de agua está 20 grados por debajo de la temperatura corporal, puede absorber 80 julios por gramo de agua. El calor absorbido por la evaporación del agua es de unos 2200 julios por gramo. Más de 200 veces más. En reposo, un ser humano produce unos 80 julios de calor cada segundo. Beber vasos de agua no es el método principal para refrescar a los humanos.
Para traer a casa el punto de @AccidentalTaylorExpansion: si bebo 2 kg de agua helada (aproximadamente la capacidad de mi estómago) a una temperatura casi helada (0°C), se necesitan unas míseras 74 calorías para calentarla a la temperatura interna de mi cuerpo de 37° C. Eso es un poco más de las calorías que quemo al caminar 1 km (65 kcal). La misma cantidad de agua evaporada que el sudor equivale a rechazar 1.150 Calorías, aproximadamente 16 veces más que usando solo masa térmica (no 200x).
@drmuelr Es bueno ver una respuesta tan sofisticada. La mayoría habría utilizado la cifra citada habitualmente para el calor de vaporización del agua (~540 cal/g), que se encuentra en el punto de ebullición (100 C a 1 bar). Usted, por otro lado, sabía que el calor de vaporización es en realidad mayor si el agua está a 37 C (~575 cal/g), y utilizó esa cifra en su lugar.
@drmuelr ¡Gracias por corregirme! No sabía que el calor de la evaporación aumenta con la temperatura, así que me excedí un poco. La cifra de tiempo de 200x es simplemente incorrecta, mi cerebro no estaba funcionando en ese momento. Si también uso una diferencia de 37 °C, obtengo que se necesitan aproximadamente 150 julios para calentar por gramo de agua, lo que daría un aumento de ~14 veces (usando el calor de evaporación incorrecto a 100 °C)
@drmuelr - Yo también aprecio algo de matemáticas. Me monté en mi caballo alto e hice todo y obtuve una respuesta de órdenes de magnitud superior. Entonces recordé que las kilocalorías tienen su apodo. Y para aclarar: no quise decir que este sistema fuera una mejor manera de refrescarse que sudar. Pero Dutch ya ofreció "¡sudando!" así que se me ocurrió esto,

Radiadores incorporados

Los poderosos músculos de Bob tienen un suministro de sangre muy abundante para satisfacer sus enormes necesidades de energía. Afortunadamente para Bob, la sangre, al ser principalmente agua, es un excelente refrigerante y, convenientemente, cuando la generación de calor de sus músculos es mayor, sus necesidades de energía y, por lo tanto, su flujo sanguíneo, también están en su punto máximo. Después de oxigenar y alimentar sus músculos, la sangre transporta el calor residual a una red de plexos venosos debajo de su piel, lo que permite que sea fácilmente transportado por convección e irradiado. Luego, la sangre fluye de regreso al corazón y los pulmones y de allí nuevamente a los músculos, se enfría nuevamente y está lista para llevarse más calor residual.

Las densas redes de pequeños vasos aumentan considerablemente la resistencia venosa, lo que dificulta que la sangre regrese al corazón; afortunadamente para Bob, ha desarrollado corazones auxiliares para forzar la sangre a través de los plexos cuando se necesitan para enfriar. Cuando Bob está inactivo, los músculos del esfínter que rodean las pequeñas venas que distribuyen la sangre por todo el plexo se contraen, desviando la sangre hacia unos cuantos canales más grandes y de baja resistencia y reduciendo la carga en los corazones de Bob.

Esto podría combinarse fácilmente con la sugerencia de @Willk , al agregar otro conjunto de plexos de enfriamiento venoso en las paredes del intestino para transferir el calor de la sangre refrigerante de Bob a la tremenda masa térmica de agua fría almacenada en el estómago.

Todas las soluciones ofrecidas hasta ahora, y hay muchas buenas, se centran en la disipación térmica o en la evitación térmica (disipar la energía térmica o evitar que se acumule en primer lugar).

Pero, ¿qué tal si simplemente aumentamos la tolerancia térmica de Bob ?

Es decir, hacer de Bob un extremófilo, específicamente un hipertermófilo. Altere las proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y otras moléculas biológicas de Bob, así como sus orgánulos, células, tejidos, órganos y sistemas de órganos, para que pueda soportar temperaturas internas extremadamente altas.

Si lo hace, le permitirá mantener períodos más largos de actividad intensa, ya que le llevará más tiempo alcanzar su límite máximo de temperatura. También permitirá que el nivel de actividad que Bob pueda sostener de forma continua sea mucho mayor, ya que cuanto más se caliente Bob, más rápido podrá disipar la energía térmica. Es decir, además de permitir un período más largo a la máxima intensidad, la intensidad que puede mantener en estado estable será mayor.

Esencialmente, estaría ampliando las adaptaciones realizadas por los hipertermófilos existentes, como el metanógeno unicelular Methanopyrus kandleri , que puede crecer a temperaturas de hasta 122 C —a la escala mucho más complicada de tejidos, órganos y sistemas de órganos.

Una de las adaptaciones utilizadas por Methanopyrus kandleri son las altas concentraciones de 2,3-difosfoglicerato cíclico, que ayuda a evitar que las proteínas se desnaturalicen (piense en las claras de huevo cocidas) a altas temperaturas. Ver: https://en.wikipedia.org/wiki/Methanopyrus

Yo también estaba pensando en esto. La evolución es sorprendente: las ballenas y los cocodrilos desarrollaron una alta tolerancia al ácido láctico, al igual que algunas arqueas, que pueden soportar altas temperaturas (en volcanes) o bajas temperaturas (hielo). +1!

¿Bob puede cambiar de forma?

Quizás mientras pelea, Bob es un poco denso y compacto. Posteriormente, cuando Bob necesita enfriarse, su cuerpo se extiende para volverse más largo y delgado (aumentando el área de la superficie en volumen).

Además, tal vez surjan varias protuberancias que ayuden a disipar el calor. (El único ejemplo que se me ocurre del mundo natural es la forma en que los genitales masculinos en algunas especies, como las ballenas y los caballos, están metidos dentro la mayor parte del tiempo). Muchas protuberancias emergentes como esta podrían ayudar.

Además, no mencionas el terreno, pero tal vez haya charcos de lodo o estanques en los que Bob pueda revolcarse, similar a los búfalos de agua o los hipopótamos.

Entonces, en otras palabras, ¿Bob es una gota?
@barbecue ¡Tal vez sea un manantial!

La sudoración es una forma efectiva de dispersar el exceso de calor. Los caballos sudan, el sudor humano y ambos están optimizados para correr.

Y si alguna vez te enfermaste después de quedarte quieto después de un buen sudor, te has probado a ti mismo lo bueno que es el sudor para refrescarte.

Refrigeración selectiva

Aunque este ejemplo parece haber sido refutado recientemente , la idea del enfriamiento selectivo aún podría ser aplicable: se pensó que Oryx y antílopes similares adaptados a ambientes cálidos y secos usaban una red especial de capilares en la nariz para enfriar el cerebro, con el fin de reducir sudando y por lo tanto ahorrando agua.

Bob podría usar cualquiera de los mecanismos de enfriamiento mencionados para enfriar selectivamente el cerebro u otros órganos vitales, a fin de prevenir los efectos de un golpe de calor. El resto del cuerpo podría ser más resistente contra las temperaturas elevadas y funcionar como un disipador de calor, lo que prolongaría el período de tiempo que Bob tendría disponible a la velocidad máxima antes de que la acumulación de calor comience a provocar el agotamiento.

@MTA se me adelantó, acabo de regresar para publicar la respuesta que comencé a escribir antes y no vi su respuesta a tiempo

Mucha gente aquí ha mencionado la superficie. ¿Qué pasa con un disipador de calor y aletas? Algunas personas piensan que para eso servían las placas de estegosaurio. Algunas personas piensan que es un montón de alboroto, pero al menos se debate y, por lo tanto, es plausible.

Suponga que le otorga a Bob muchas protuberancias delgadas en forma de cuchilla que son duras y razonablemente conductoras térmicamente. ¿Tal vez mientras corre, se da cuenta de mucha felicidad y alivio del enfriamiento por convección del viento contra sus aletas de calor hiperfuncionales y totalmente armadas? Tal vez piensa que el viaje es casi tan importante como el destino.

¡Tú sí, Bob! ¡Vive a lo grande! ¡Te amamos, grandote!

https://blogs.scientificamerican.com/tetrapod-zoology/the-stegosaurus-plate-controversy/

Bob tiene pulmones extraños. Cuando es sedentario, respira como un animal normal: llena sus pulmones, intercambia gases y luego los vacía. Sin embargo, cuando está corriendo, sus pulmones actúan más como la toma de aire de un automóvil.

Cierra la boca abierta de manera caricaturesca, revelando una tráquea del tamaño de una pelota de baloncesto. Y tiene una segunda tráquea enorme en su espalda (o tal vez su espalda es algo permeable al gas), creando un túnel de viento. Galopa a 15 millas por hora, forzando cientos de litros de aire a través de su cuerpo cada segundo . La sangre caliente en sus pulmones, bombeada a través de estructuras similares a disipadores de calor, es enfriada por el viento e intercambia gases con él a medida que pasa.

Por supuesto, esto viene con limitaciones: Bob debe correr para refrescarse (a menos que haga viento), por lo que no puede luchar por mucho tiempo en un solo lugar. Tampoco puede correr con demasiado viento de cola; es posible que deba zigzaguear o virar para obtener el flujo de aire que necesita. Pero creo que eso está bien, así que lo que sea.

Subvierta la ley del qube cuadrado al no seguirla. Bob, el animal gigante, puede ser una serpiente muy larga o un ciempiés. Cuando come bien, puede crecer aún más, pero solo al crecer aún más. Entonces, el área de la superficie aumenta con el volumen y el enfriamiento no se vuelve más difícil.

Un Bob extremadamente largo puede tener problemas, ya que una sola boca no puede alimentar kilómetros de cuerpo. Si esto se convierte en un problema, le crecen más cabezas a intervalos regulares. Esto también resuelve el problema de la respiración, el problema de controlar grandes cantidades de partes del cuerpo y el problema de defender partes distantes. La primera cabeza es la más grande y piensa, el resto son solo seguidores que manejan su segmento del cuerpo.

Cuando hace frío, Bob pierde calor a través de su gran superficie. Pero luego se enrolla como una bola de hilo, minimizando la superficie expuesta.

Hay una excelente respuesta sobre casi todo lo biológico. Hay una mención de cambio de forma . ¡Vamos ciencia ficción! (Y también retrasado total).

Esta es una versión breve de una conocida "explicación" de ciencia ficción de los cambiaformas. Todas las transformaciones de vampiros, hombres lobo o robots pueden encajar en este esquema. Lo he leído en la ficción rusa por alguien, que los llama "Zona gris", si importa, pero parece ser más antiguo.

Martillo de espacio para un cambiador de forma

Bob tiene acceso a una caverna de espacio personal. Además, Bob tiene dos cuerpos. Un cuerpo de "combate", grande, pesado, propenso a morir por sobrecalentamiento. Bob usa este cuerpo solo para el ataque real y otras situaciones de combate.

La vida cotidiana de Bob transcurre en otro cuerpo, mucho más ligero, más capaz de sostener el calor.

Si se necesita un cuerpo de combate, la forma de Bob cambia. Básicamente, cambia su cuerpo cotidiano por un cuerpo de combate. El cambio es inmediato. El otro cuerpo está esperando en el espacio del martillo, vamos a congelar o ralentizar el tiempo allí.

Por lo tanto, Bob no necesita preocuparse por enfriar su cuerpo de combate, siempre que no se use durante demasiado tiempo.

Bob ahora también tiene una debilidad. Si hay un ataque que no anticipa, pero es fuerte para matar el cuerpo de todos los días de inmediato, Bob muere.

Bueno, al menos es algo original...

¿Y si a Bob le crecieran cuernos, como cuernos largos, huecos y llenos de un material esponjoso por el que circula la sangre? Pero qué pasa si esos cuernos están hechos de hierro o aluminio, como las conchas de ciertos moluscos. Esto le daría un arma y esencialmente un disipador de calor natural de alta eficiencia.

Esto: haría el animal principalmente de metal. Entonces la fuerza es mayor y la disipación es más rápida.

Un pulpo lento, majestuoso y gigante

Pensar fuera de la caja. Una forma de pulpo puede ser útil para superar la ley del cubo cuadrado, es decir, para aumentar la superficie de Bob. Bob nadaría o gatearía, una criatura de baja energía no produce mucho calor. 250 pies de ancho? luz de 750 metros? No veo ningún problema real con eso. Siempre y cuando se mueva lentamente ..

Ningún depredador ágil

El concurso de tamaño nunca lo ganaría un depredador terrestre. Su agilidad y consumo de energía requiere que se transfiera una gran cantidad de calor, que es el problema de raíz aquí.

Así que esta no es una respuesta real para el depredador Bob. Pero es demasiado grande para un comentario, así que lo dejo en

Tal vez aumentar la eficiencia de la locomotora de Bob para que no haya tanto calor residual en primer lugar. Esto también lo ayudaría a mantener un ritmo rápido durante largos períodos de tiempo.

Sin recurrir a las ruedas, su forma de andar a gran velocidad tendría que ser una oscilación natural de sus extremidades, mantenida por estructuras similares a resortes y que requiere solo una mínima intervención muscular a una velocidad constante. Tendría que haber desarrollado ligamentos elásticos especializados que estén conectados a través de las articulaciones en paralelo a los músculos.

En una palabra, química. Podrías hacer que Bob extraiga de su comida los químicos necesarios para producir una reacción endotérmica y luego expulse el escape.

En alternativa, podría imaginar un disipador de calor biológico muy eficiente, como puntas de metal; algunos moluscos pueden incorporar altas concentraciones de hierro en las puntas de sus dientes.

¿Por qué complicarlo, cuando Bob podría simplemente instalar una vela solar en su espalda para aumentar el área de superficie y enfriar (¡o calentar!) su cuerpo cuando sea necesario, al igual que el Spinosaurus en la espalda :

espinosaurio

Bob crea sustancias químicas que, cuando se combinan, provocan una fuerte reacción endotérmica, es decir, absorben energía térmica. Bob los almacena en "tanques" internos para usarlos cuando sea necesario. El o los compuestos resultantes pueden reconvertirse luego con el tiempo.

Ejemplos de reacciones endotérmicas son la solución de cualquiera de cloruro de amonio, nitrato de amonio, hidróxido de bario en agua.

Aquí hay un ejemplo de dos sólidos que se combinan endotérmicamente (cloruro de amonio e hidróxido de bario).

Sucede que disolver Cloruro de Amonio en agua parece ser un sistema potencialmente muy útil. NH4CL es muy soluble en agua: se puede hacer una solución de varios molares, pero para ser cuidadosos con las partes internas de Bob, es posible que deseemos limitarnos a una solución de 1 molar o menos. Como se muestra a continuación, parece probable que 10 kg de agua y NH4Cl sean muy adecuados para que un Bob del tamaño de un gigante los use ocasionalmente.

NH4CL no REACCIONA con el agua, simplemente se disocia en iones NH4 y Cl en solución. Bob posiblemente podría tener un tanque de NH4Cl líquido y un depósito de polvo seco (más o menos) y utilizar procesos internos adecuados para deshidratar la solución y guardar el producto sólido para su uso posterior.

La entalpía de la solución para NH4Cl es 14,78 kJ/mol 1 mol ~= 51 gramos. Entonces, alrededor de 295 kJ / kg
1 kWh = 3,6 MJ, por lo que 1 kWh de enfriamiento requiere alrededor de 3,4 kg de NH4Cl. 1 kWh = 3600 kW-segundos, <- drag racer o 360 kW durante 10 segundos, <- tanque de batalla pequeño o 36 kW durante 100 segundos. <- coche carretera crucero

Incluso teniendo en cuenta las ineficiencias de la distribución del calor y otros 'simples detalles', parece que, digamos, 10 kg de cloruro de amonio y agua cubrirían las necesidades de Bob en tiempos de coacción.


Relacionado:

Niven, Pournelle & Barnes en " Legacy of Heorot " tenían a "Grendell", una criatura con un modo de "velocidad" súper oxigenado con problemas de enfriamiento similares. Para matarlo, activa el modo de velocidad mientras está lejos del agua. Eso no te ayuda a enfriar a Bob, pero una lectura puede ayudarte a analizar los problemas.