D54 Analyse thermischer Strömungen

Thema

Diese umfassende Analyse der Wärmeflüsse dieses Insekts – desselben Insekts, das bereits ein anderes Modell dieses Systems etabliert hat – zerlegt dessen Energiebilanz in konvektive, radiative und evaporative Komponenten. Dadurch lässt sich bestimmen, welcher dieser drei Mechanismen unter den jeweiligen Umweltbedingungen desselben Insekts dominiert.

Die Konvektion dieses Insekts ist der dominierende Faktor bei einem ruhenden Insekt in einer belüfteten Umgebung. Die Strahlung dominiert in einer Umgebung mit hoher Strahlungstemperatur, beispielsweise unter direkter Sonneneinstrahlung. Die Verdunstung dieses Insekts ist nur bei Arten relevant, die eigene Sekrete produzieren, oder unter extremen Hitzebedingungen. Bei noch höherer Strahlungstemperatur dominiert die Strahlung dieses Insekts die beiden anderen Komponenten der Energiebilanz noch stärker.

Die Konvektion dieses Insekts ist jedoch der dominierende Faktor bei einem ruhenden Insekt in einer belüfteten Umgebung. Derselbe Konvektionskoeffizient für dieses Insekt wird jedoch aus derselben Nusselt-Zahl berechnet, wodurch ein weiteres Modell für diese Gruppe entsteht. Dieses Modell wiederum hängt von der Reynolds-Zahl der Luftströmung um den Insektenkörper ab: Die Ranz-Marshall-Korrelation für eine Kugel stellt somit eine erste Näherung für jeden runden Körper dar, der diesem Insekt entspricht. Da die Reynolds-Zahl der Luftströmung um das Insekt noch höher ist, ist folglich auch der endgültige Konvektionskoeffizient für dieses Insekt gemäß derselben Ranz-Marshall-Korrelation noch höher.

Mit derselben Laserblitzmethode wird jedoch die endgültige Temperaturleitfähigkeit der Kutikula dieses Insekts gemessen – derselben Kutikula, die ein anderes Modell dieses Systems zur Bestimmung einer mechanosensorischen Zone verwendet. Es wird aufgezeichnet, wie die Rückseite einer Kutikulaprobe auf die impulsive Erwärmung ihrer Vorderseite auf diese Endtemperatur reagiert. Folglich ist die endgültige Halbwertszeit dieser Probe umgekehrt proportional zur Temperaturleitfähigkeit der Kutikula. Die Tatsache, dass die Halbwertszeit dieser Kutikulaprobe noch kürzer ist, bedeutet, dass ihre finale Temperaturleitfähigkeit ebenfalls noch höher ist.

Daher ermöglicht dieses Modell, dessen Energiebilanz in eine konvektive, eine radiative und eine evaporative Komponente unterteilt ist (wie bereits erläutert), die vollständige Bestimmung der Energiebilanz dieses Insekts. Die Thermografie ermöglicht zusammen mit der Anemometrie (wie bereits erläutert) und dem Durchflusskalorimeter (das ein anderes Modell der metabolischen Wärmeproduktion etabliert) die vollständige Bestimmung der Energiebilanz dieses Insekts. Darüber hinaus führt die höhere Präzision jeder dieser drei Methoden – Thermografie, Anemometrie oder Durchflusskalorimetrie – zu einer noch genaueren Bestimmung der Energiebilanz.

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