6. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Газообмен или вентиляция легких – это объем воздуха, проходящий через легкие в одну минуту – минутный объем дыхания. В покое он равен – 5-8 л/мин, при мышечной работе увеличивается.

Человек вдыхает атмосферный воздух, в котором содержится 20,94% кислорода, 78,03% азота, 0,03% углекислого газа. Выдыхаемый воздух содержит кислорода меньше (16,3%) и 4% углекислого газа. За счет разности парционального давления О2 во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, кислород из воздуха поступает в альвеолы легких. Парциональное давление СО2 в капиллярах венозной крови равно 47мм.рт.ст., а парциональное давление СО2 в альвеолах равно 40. За счет разности парционального давления СО2 из венозной крови выходит в воздух. Азот в газообмене не участвует. Условия газообмена в легких настолько благоприятны, что, не смотря на то, что время прохождения крови через капилляры легких составляет около 1 секунды, напряжение газов в альвеолярной крови, оттекающих от легких таково, каким оно было бы и после длительного контакта.

Если вентиляция легких недостаточна и в альвеолах повышается содержание СО2,то повышается уровень СО2 и в крови, что немедленно приводит к усилению дыхания – одышке.

Перенос газов кровью.

Газы очень слабо растворяются в жидкости: 100мл крови могут физически растворить около 2% кислорода и 3-4% углекислого газа. Но в эритроцитах крови содержится гемоглобин, который способен химически связывать О2 и СО2. Соединение гемоглобина с кислородом называется оксигемоглобин Hb+О2HbО

2, который содержится в артериальной крови. Оксигемоглобин – не прочное соединение если учесть, что в крови человека содержится около 15% гемоглобина, то 100мл крови могут принести до 21мл О2. Это так называемая кислородная емкость крови. Оксигемоглобин с артериальной кровью направляется к тканям и клеткам, где в результате непрерывно идущих окислительных процессов потребляется О2. Гемоглобин подхватывает выделившийся из тканей углекислый газ и образуется непрочное соединение HbСО2 – карбгемоглобин. В такое соединение вступает около 10% выделившегося углекислого газа. Остальная часть соединяется с водой и превращается в угольную кислоту. Эта реакция ускоряется в тысячи раз особым ферментом – карбоангидразой, находящийся в эритроцитах. Затем угольная кислота в тканевых капиллярах реагирует с ионами натрия и калия, образуя бикарбонаты (NaHСО
3, KHСО3). Все эти соединения транспортируются к легким.

Гемоглобин особенно легко соединяется с угарным газом СО2 (оксид углерода) с образованием карбоксигемоглобина, неспособного к переносу кислорода. Его химическая сродство к гемоглобину почти в 300 раз выше, чем к О2. Так при концентрации СО в воздухе, равной 0,1%, около 80% гемоглобина крови оказывается в связи не с кислородом, а с угарным газом. Вследствие этого в организме человека возникают симптомы кислородного голодания (рвота, головная боль, потеря сознания).

Легкая степень отравления угарным газом является обратимым процессом: СО постепенно отщепляется от гемоглобина и выводится при дыхании свежим воздухом. В тяжелых случаях наступает гибель организма.

Глава IV. Дыхание. Лабораторная работа. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха Сравнение вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Атмосфера представляет собой воздушную оболочку земной поверхности, состоящую из смеси газов, имеющую на разных высотах различную плотность. Это обстоятельство обусловлено земным притяжением. По мере удаления от поверхности земли плотность воздушной оболочки уменьшается и в конечном счете уравнивается с плотностью межзвездного пространства.

В составе воздушной оболочки больше всего азота, за ним следует кислород, далее углекислый газ и целый ряд так называемых нейтральных газов (аргон, неон, гелий и др.). В воздухе всегда находятся также различные количества водяных паров. Наконец, иногда наружный воздух содержит озон и перекись водорода, являющиеся, однако, временными примесями газового состава воздуха. О составе вдыхаемого (атмосферного) и выдыхаемого воздуха можно судить по рис. 1.

Рис. 1. Химический состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Из диаграммы видно, что состав выдыхаемого воздуха значительно отличается от состава вдыхаемого воздуха. Если количество кислорода во вдыхаемом воздухе составляет 20,94%, то в выдыхаемом воздухе его остается примерно 15-16%, следовательно, уменьшение составляет около 25%. Количественные соотношения азота остаются примерно одинаковыми. Наиболее заметные изменения претерпевает углекислый газ, количество которого с 0,03-0,04% во вдыхаемом воздухе возрастает до 4% в выдыхаемом воздухе, т. е. увеличивается в 100 раз. Выдыхаемый воздух отличается и по своим физическим свойствам: температура его значительно возрастает (до 38°), а относительная влажность приближается к 100%. Из сказанного явствует, что выдыхаемый воздух имеет неблагоприятный химический состав и физические свойства, а поскольку легкие при усиленной работе пропускают от 350-450 до 3800 л/час воздуха, становится понятным, почему такой воздух (если нет притока свежего воздуха) может вызвать нарушения самочувствия человека и оказать неблагоприятное воздействие на его здоровье.

Остановимся подробнее на физиолого-гигиеническом значении отдельных ингредиентов газового состава воздушной смеси.

Кислороду принадлежит наиболее существенная роль в жизнедеятельности организма. Недостаточное обеспечение тканей кислородом вызывает нарушения жизнедеятельности организма, которые проявляются при снижении содержания кислорода во вдыхаемом воздухе до 7-8%. Дальнейшее уменьшение приводит к более тяжелым последствиям, а при резко выраженном кислородном голодании — к смертельному исходу вследствие поражения особенно нуждающейся в постоянном снабжении кислородом центральной нервной системы (в частности, в результате паралича дыхательного центра).

В воздушной среде все время происходит круговорот кислорода. Огромные количества этого газа расходуются на дыхание людей и животных, сгорание топлива, окисление органических веществ и др. Восстановление этого постоянного расхода кислорода происходит преимущественно за счет выделения его зелеными хлорофильными частями растений, которые под влиянием солнечной радиации усваивают находящуюся в воздухе двуокись углерода и в присутствии влаги разлагают ее с образованием кислорода.

Благодаря указанному балансу концентрация кислорода в атмосферном воздухе почти не меняется (изменения достигают лишь 0,1-0,2%). Этим и объясняется тот факт, что практически в обычных условиях жизни человека не существует недостаточности кислорода. Исключением являются лишь такие условия, когда доступ кислорода ограничен (например, в шахтах глубокого заложения, подводных лодках и т. п.), а также когда в силу природных условий парциальное давление кислорода в воздухе значительно-уменьшено (на горных высотах более 2000 м над уровнем; моря, при полетах на большой высоте). Однако в этих случаях организм человека, используя компенсаторные механизмы (увеличение объема легочной вентиляции, рост количества красных кровяных шариков), в состоянии приспособиться к такому снижению парциального давления кислорода, конечно, в определенных пределах.

I. Организационный момент

Приветствие. Обращение внимания учащихся к теме предыдущего урока «Значение дыхания. Органы дыхательной системы».

II. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности

С целью актуализации опорных знаний проводим проверку изученного материала.

1. Индивидуальная работа.

Обсуждение высказывания Гиппократа: «Воздух – это пастбище жизни».

2. Письменная работа по карточкам-заданиям. Самопроверка по ключу (работа над ошибками).

3. Обсуждение устных ответов.

III. Изучение нового материала

Учитель биологии. Дыхание – свойство и признак всех живых организмов. И сегодня мы продолжим изучение этого процесса, который как и все процессы в живых организмах, подчинен физическим законам.

Дыхательная система состоит из воздухоносных путей и легких. Изучение особенностей строения и функций легких проведем в виде самостоятельной работы с учебником.

Прочитайте в учебнике статью о строении легких (§ 24, с. 103, 104), выделите:

– знакомую информацию;
– новую информацию;
– «хочу спросить».

После выполнения работы проводится ее обсуждение.

Учитель биологии. Человек дышит атмосферным воздухом, представляющим собой смесь газов. Проанализируйте данные таблицы, сравните, сделайте вывод о составе вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Таблица. Изменение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Вывод: в выдыхаемом воздухе увеличивается количество углекислого газа на 4% и водяных паров, используется 5% кислорода.

Для экспериментальной проверки результатов сравнения выполните лабораторную работу (с. 105).

Лабораторная работа. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Цель: исследовать состав выдыхаемого воздуха.

Оборудование: прибор для сравнения содержания углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, известковая вода.

Вывод: известковая вода под действием углекислого газа выдыхаемого воздуха мутнеет, и образуется осадок в соответствии с реакцией:

Са (ОН) 2 + СО 2 ––> СаСО 3 + Н 2 О

Учитель биологии. У человека дыхание осуществляется благодаря следующей последовательности процессов.

Сегодня мы рассмотрим легочное и тканевое дыхание.

При дыхании количество кислорода в легких уменьшается, а углекислого газа увеличивается.

Кислород из воздуха, находящегося в альвеолах, переходит в кровь, а углекислота переходит из крови в альвеолярный воздух.

Почему и как это происходит?

Чтобы объяснить этот процесс, мы должны обратиться к физике, потому что переход газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в воздух подчиняется физическим законам.

Дыхание — это неотъемлемый признак жизни. Мы дышим постоянно с момента рождения и до самой смерти. Дышим днем и ночью во время глубокого сна, в состоянии здоровья и болезни.

В организме человека и животных запасы кислорода ограничены. Поэтому организм нуждается в непрерывном поступлении кислорода из окружающей среды. Так же постоянно и непрерывно из организма должен удаляться углекислый газ, который всегда образуется в процессе обмена веществ и в больших количествах является токсичным соединением.

Дыхание — сложный непрерывный процесс, в результате которого постоянно обновляется газовый состав крови. В этом заключается его сущность.

Нормальное функционирование организма человека возможно только при условии пополнения энергией, которая непрерывно расходуется. Организм получает энергию за счет окисления сложных органических веществ — белков, жиров, углеводов. При этом освобождается скрытая химическая энергия, которая является источником жизнедеятельности клеток тела, их развития и роста. Таким образом, значение дыхания состоит в поддержании в организме оптимального уровня окислительно-восстановительных процессов.

В процессе дыхания принято различать три звена: внешнее, или легочное, дыхание, транспорт газов кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание.

Внешнее дыхание — это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание может быть разделено на два этапа — обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом и газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом. Внешнее дыхание осуществляется за счет активности аппарата внешнего дыхания.

Аппарат внешнего дыхания включает в себя дыхательные пути, легкие, плевру, скелет грудной клетки и ее мышцы, а также диафрагму. Основной функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислого газа. О функциональном состоянии аппарата внешнего дыхания можно судить по ритму, глубине, частоте дыхания, по величине легочных объемов, по показателям поглощения кислорода и выделения углекислого газа и т. д.

Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью парциального давления (напряжения) газов по пути их следования: кислорода от легких к тканям, углекислого газа от клеток к легким.

Внутреннее или тканевое дыхание также может быть разделено на два этапа. Первый этап — обмен газов между кровью и тканями. Второй — потребление кислорода клетками и выделение ими углекислого газа (клеточное дыхание).

Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа, 79,03% азота. В выдыхаемом воздухе обнаруживается 16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота.

Состав выдыхаемого воздуха непостоянен и зависит от интенсивности обмена веществ, а также от частоты и глубины дыхания. Стоит задержать дыхание или сделать несколько глубоких дыхательных движений, как состав выдыхаемого воздуха изменяется.

Сравнение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха служит доказательством существования внешнего дыхания.

Альвеолярный воздух по составу отличается от атмосферного, что вполне закономерно. В альвеолах происходит обмен газов между воздухом и кровью, при этом в кровь диффундирует кислород, а из крови — углекислый газ. В результате в альвеолярном воздухе резко уменьшается содержание кислорода и возрастает количество углекислого газа. Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном воздухе: 14,2-14,6% кислорода, 5,2-5,7% углекислого газа, 79,7-80% азота. Альвеолярный воздух отличается по составу и от выдыхаемого воздуха. Это объясняется тем, что выдыхаемый воздух содержит смесь газов из альвеол и вредного пространства.

Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа, 79,03% азота. В выдыхаемом воздухе обнаружи­вается 16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота.

Состав выдыхаемого воздуха непостоянен и зависит от интенсивности обмена веществ, а также от частоты и глубины дыхания. Стоит задержать дыхание или сделать несколько глубоких дыхательных движений, как состав выдыхаемого воздуха изменяется.

Сравнение состава вдыхаемого и выдыхаемого возду­ха служит доказательством существования внешнего ды­хания.

Альвеолярный воздух по составу отличается от ат­мосферного, что вполне закономерно. В альвеолах проис­ходит обмен газов между воздухом и кровью, при этом в кровь диффундирует кислород, а из крови — углекислый газ. В результате в альвеолярном воздухе резко умень­шается содержание кислорода и возрастает количество углекислого газа . Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном воздухе: 14,2-14,6% кислорода, 5,2-5,7% углекислого газа, 79,7-80% азота. Альвеолярный воздух отличается по составу и от выдыхаемого воздуха. Это объясняется тем, что выдыхаемый воздух содержит смесь газов из альвеол и вредного пространства.

Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Обычно вдох короче выдоха. Длительность вдоха у взрослого человека от 0,9 до 4,7 с, длительность выдоха — 1,2-6 с. Продолжительность вдо­ха и выдоха зависит в основном от рефлекторных воздей­ствий, идущих от рецепторов легочной ткани. Дыха­тельная пауза — непостоянная составная часть дыхатель­ного цикла. Она различна по величине и даже может отсутствовать.

Дыхательные движения совершаются с определенным ритмом и частотой, которые определяют по числу экскур­сий грудной клетки в 1 мин. У взрослого человека час­тота дыхательных движений составляет 12-18 в 1 мин. У детей дыхание поверхностное и поэтому более частое, чем у взрослых. Так, новорожденный дышит около 60 раз в мин, 5-летний ребенок 25 раз в 1 мин. В любом возрас­те частота дыхательных движений меньше количества сер­дечных сокращений в 4-5 раз.
Глубину дыхательных движений опреде­ляют по амплитуде экскурсий грудной клетки и с по­мощью специальных методов, позволяющих исследовать легочные объемы.
На частоту и глубину дыхания влияют многие фак­торы, в частности эмоциональное состояние, умственная нагрузка, изменение химического состава крови, степень тренированности организма, уровень и интенсивность об­мена веществ. Чем чаще и глубже дыхательные движе­ния, тем больше кислорода поступает в легкие и соот­ветственно большее количество углекислого газа выводит­ся.
Редкое и поверхностное дыхание может привести к недостаточному снабжению клеток и тканей организма кислородом. Это в свою очередь сопровождается снижением их функциональной активности. В значительной степени изменяется частота и глубина дыхательных движений при патологических состояниях, особенно при заболеваниях органов дыхания.

Механизм вдоха . Вдох (инспирация ) совершается вс­ледствие увеличения объема грудной клетки в трех нап­равлениях —вертикальном, сагиттальном (переднезаднем) и фронтальном (реберном). Изменение размеров грудной полости происходит за счет сокращения дыхательных мышц.
При сокращении наружных межреберных мышц (при вдохе) ребра принимают более горизонтальное положение, поднимаясь кверху, при этом нижний конец грудины отходит вперед. Благодаря движению ребер при вдохе размеры грудной клетки увеличиваются в поперечном и в продольном направлениях. В результате сокращения диафрагмы купол ее уплощается и опускается: органы брюшной полости оттесняются вниз, в стороны и вперед, в итоге объем грудной клетки увеличивается в вертикальном направлении.

В зависимости от преимущественного участия в акте вдоха мышц грудной клетки и диафрагмы различают грудной , или реберный, и брюшной , или диафрагмальный, тип дыхания. У мужчин преобладает брюшной тип ды­хания, у женщин — грудной.
В некоторых случаях, например, при физической работе, при одыш­ке, в акте вдоха могут принимать участие так называемые вспомога­тельные мышцы — мышцы плечевого пояса и шеи.
При вдохе легкие пассивно следуют за увеличивающей­ся в размерах грудной клеткой. Дыхательная поверхность легких увеличивается , давление же в них понижается и становится на 0,26 кПа (2 мм рт. ст.) ниже ат­мосферного. Это способствует поступлению воздуха через воздухоносные пути в легкие. Быстрому выравниванию давления в легких препятствует голосовая щель, так как в этом месте воздухоносные пути сужены. Только на вы­соте вдоха происходит полное заполнение воздухом рас­ширенных альвеол.

Механизм выдоха . Выдох (экспирация ) осуществляется в результате расслабления наружных межреберных мышц и поднятия купола диафрагмы . При этом грудная клет­ка возвращается в исходное положение и дыхательная поверхность легких уменьшается. Сужение воздухоносных путей в области голосовой щели обусловливает медленный выход воздуха из легких. В начале фазы выдоха давле­ние в легких становится на 0,40-0,53 кПа (3-4 мм рт. ст.) выше атмосферного, что облегчает выход возду­ха из них в окружающую среду.

Физиология дыхания.

Организм существует за счет энергии, которая поступает вместе с питательными веществами. В организме эти питательные вещества окисляются, и выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности. Кислород необходим для организма постоянно, и углекислый газ должен выделяться из организма тоже постоянно. Поэтому дыхание является жизненно необходимым процессом жизнедеятельности. Без пищи человек может прожить 60 дней, без воды 2-3 дня, а без воздуха 3 мин. Различают несколько этапов дыхания:

1. Транспорт воздуха из внешней среды в легкие, а из легких во внешнюю среду – называется вентиляция легких.

2. Обмен газов между альвеолами и кровью малого круга кровообращения.

3. Транспорт газов кровью

4. Обмен газов в тканях.

5. Клеточное или тканевое дыхание.

Система дыхания состоит из воздухоносных путей и легких.

1. К дыхательным или воздухоносным путям относится полость носа, носоглотка, гортань, трахея, брони.

3. Дыхательные мышцы

4. Дыхательные центры

5. Дыхательные нервы, которые выходят из дыхательных центров и иннервируют дыхательные мышцы.

Морфофункциональной единицей легких является Ацинус. Объем воздуха в легких 150 мл3. Этот воздух воздухоносных путей не участвует в газообмене и поэтому их называют мертвым пространством. Но здесь происходит:

1. Очищение воздуха, за счет ворсинок задерживаются частички пыли.

2. Согревание за счет густой сети капилляров

3. Увлажнение за счет слизи

4. Обезвреживание за счет лизоцима. Объем воздухоносных путей можно определить на трупе путем заливки воздухоносных путей гипсом, затем этот слепок погружают в воду, и по объему вытесненной воды определяют объем мёртвого пространства.

Внешнее дыхание. В среднем человек делает 16-20 дыхательных движений в мин., у новорожденных от30до70. Легкие покрыты пленкой, которая называется плеврой.

Давление в плевральной полости. В плевральной полости находится жидкость, которая по составу сходна с лимфой, но там отсутствуют белки, т.к. белки притягивают воду. И поэтому воды в плевральной полости очень мало. В плевральной щели давление всегда отрицательное, это отриц. давление обеспечено эластической тягой легких. При спокойном выдохе давление равно 3 мм рт.ст., при спокойном вдохе -6мм рт.ст.; при глубоком вдохе -20мм рт.ст. На легкие действует сила давления и эластическое сопротивление легких связано с поверхностно активным веществом Сурфанктантом. Он выстилает поверхность альвеол тонким слоем. Функция сурфанктанта препятствовать перерастяжению и спадению легких. Сила поверхностного натяжения обеспечивает эластическую тягу легких, она обусловлена 3-мя факторами:

1. Наличие эластических волокон

2. Тонус бронхиальных мышц

3. Наличие сурфа ктанта.

Сурфактант образован пневмоцитами второго типа и синтез контролируется блуждающим нервом. Перерезка вагуса угнетает продукцию сурфакнтанта. Это может быть причиной слипания легких и может повлечь за собой летальный исход. Если нарушить целостность плевральной полости, то в плевральную полость может попасть воздух – это называется пневмоторакс. Он бывает односторонний или двухсторонний. Двухсторонний пневмоторакс не совместим с жизнью, а если туда попадет кровь – это называется гемоторакс.

Механизм вдоха и выдоха. Вдох и выдох – это дыхательный цикл. Вдох – это инспирация, выдох – экспирация. Во время дыхательного цикла происходит передвижение воздуха, что сопровождается попеременным увеличением и уменьшением объема грудной клетки. В акте дыхания легкие принимают пассивную роль, активными являются дыхательные мышцы. Пассивную роль легких доказал ученый Дондерс.

Механизм вдоха. Он бывает спокойный и глубокий. Спокойный вдох – в нем принимает участие основные дыхательные мышцы:

1. Диафрагма . Во время спокойного вдоха диафрагма уплощается, т.е. становится плоской

2. Межреберные мышцы. Они приподнимают ребра.

3. Наружные межхрящевые мышцы. Они тоже участвуют в приподнимании ребер. Давление в плевральной полости становится -6мм рт.ст. Кол-во воздуха, которое попадает в легкие в среднем 500мл.

Спокойный выдох – основные дыхательные мышцы: диафрагма, наружные межреберные и наружные межхрящевые мышцы – расслабляются. Происходит спокойный выдох, давление в плевральной щели становится -3мм рт.ст.

Глубокий вдох. В механизме глубокого вдоха принимает участие:

1. Основные мышцы: диафрагма. Во время глубокого вдоха диафрагма опускается вниз на 1-1,5 см. наружные межреберные и межхрящевые мышцы сокращаясь, придают ребрам горизонтальное положение.

2. Дополнительные мышцы: мышцы груди и спины: большая и малая грудная оттягивают грудину вперед, а мышцы спины, такие как лестничная, ромбовидная, трапециевидная, поднимающая лопатку оттягивают ребра назад. Объем грудной полости увеличивается в передне-заднем и боковых направлениях. При этом в легкие может попасть до 4-5 литров воздуха. А в плевральной щели давление становится более отрицательным до -20 мм рт.ст.

3. Глубокий выдох . В нем принимает участие основные мышцы: диафрагма. Во время глубокого выдоха диафрагма прогибается во внутрь на 1-1,5 см т.к. мышцы брюшной стенки сокращаясь давят на внутренние органы, а они давят на диафрагму, поэтому диафрагма прогибается во внутрь. Наружные межреберные и межхрящевые мышцы сокращаясь опускают ребра и придают им более вертикальное положение. Дополнительные мышцы: большая и малая мышцы сокращаясь втягивают грудину вовнутрь. Мышцы спины сокращаясь также учувствуют в уменьшении объема грудной полости и происходит глубокий выдох. Дыхания обеспечивается за счет работы мышц. Различают брюшной тип дыхания – он в основном у мужчин, за счет изменения диафрагмы, и грудной тип дыхания, он в основном у женщин за счет сокращения дыхательных мышц. Нормальное дыхания называется эйпноэ, учащение дыхания – тахипноэ, урежение – брадипноэ, отдышка – диспноэ. Частота дыхания за 1 мин – 16 дыхательных движений. Важным показателем является объем легочной вентиляции.

Дыхательные объемы:

1. ЖЕЛ (жизненная емкость легких) – то кол-во воздуха, которое можно максимально выдохнуть после самого глубокого вдоха. У мужчин 4-5л, у женщин 3-4л. ЖЕЛ зависит от пола, возраста, и роста, тогда это будет называться должное ЖЕЛ. ЖЕЛ состоит из 3-х объемов:

1) дыхательный объем(ДО) – то кол-во воздуха, которое можно спокойно выдохнуть, после спокойного вдоха. Он равен 300-800мл(в среднем 500).

2) резервный объем вдоха – это то кол-во воздуха, которое можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. Он равен 2-2500 мл.

3) резервный объем выдоха – это то кол-во воздуха, которое можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха, он равен 1500мл.

ЖЕЛ=ДО + резервный объем вдоха + резервный объем выдоха

4) остаточный объем – это то кол-во воздуха, которое остается в легких после глубокого выдоха, он равен 1000-1200мл.

5) общая емкость легких. Определяется по формуле ЖЕЛ+ остаточный объем.

6) минутный объем дыхания(МОД). Определяется по формуле:

Частота дыханий(16) *ДО(600)=9600. МОД увеличивается при физической нагрузке за счет глубины и частоты дыхания. У детей за счет частоты. МОД отражает легочную вентиляцию, но существует и альвеолярная вентиляция. Это альвеолярная вентиляция есть разность между легочной вентиляцией и вентиляцией мертвого пространства. Чтобы обмен газов в альвеолах был достаточным для организма, необходимо чтобы альвеолярная вентиляция соответствовала кровотоку в малом кругу кровообращения. Тогда обмен газов будет нормальным и коэффициент называется вентиляционный перфузионный коэффициент, он равен 0,8. Существует альвеолы с недостаточным кровообращением, тогда газообмен будет нарушен.

Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха.

Как видно из таблицы, разница идет у выдыхаемого воздуха и альвеолярного по СО2. Альвеолярный воздух – это и есть внутренняя газовая среда организма и от состава альвеолярного воздуха зависит состав артериальной крови и состояние целого организма. Газообмен в легких осуществляется в результате разницы парциального давления в газах и в крови. Парциальное давление – это сила, с которой газ стремиться пройти через полупроницаемую мембрану из области высокого показателя в область низкого показателя. Газ находится в газовой смеси. Газовая смесь – это О2, СО2, Азот и др. газы. Сила движения газа зависит от его напряжения, т.е. кол-ва газов в газовой смеси. Если напряжение газа пропорционально давлению, это говорит о том что растворенный в жидкости газ находится в равновесии с газом над жидкостью. А если напряжение газа в газовой смеси выше, то этот газ по показателю парциального давления будет стремиться из газовой смеси в жидкость, т.е. в кровь, и газ будет растворяться в крови. Известно, что газы в крови находятся в 2-х состояниях, в химически связанном и в свободном. В диффузии участвуют газы, находящиеся в состоянии простого физического растворения. Основная сила перехода О2 и СО2 – это разность парциального давления в альвеолах воздуха и в крови. Причины диффузии:

1. Проницаемость тканей

2. Скорость кровотока. Если напряжение увеличивается, то происходит движение, т.е. диффузия.

Парциальное давление

Сравните содержание вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Рабочий лист

Умный способ улучшить оценки

Всеобъемлющий и согласованный с учебной программой

Попробуйте задание или начните бесплатно

В этом рабочем листе учащиеся объяснят Основные отличия вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Обзор рабочего листа

 

Дыхание

 

Всем известно, что мы вдыхаем кислород, а выдыхаем углекислый газ. Но технически это неверно. Правда в том, что мы вдыхаем воздух и выдыхаем воздух… так какая разница?

 

Вдыхаемый воздух

 

Итак, нам нужен кислород, чтобы жить, но знаете ли вы, какая часть воздуха состоит из кислорода? 80%? 75%? …. на самом деле он составляет только около 21% воздуха.

Так что там еще?

Окружающий нас воздух состоит в основном из азота, фактически 78% азота. А как же оставшийся 1%? . ..Другой 1% состоит из 0,04% углекислого газа, некоторого количества водяного пара и других газов, таких как аргон, гелий и неон. Выдыхаемый воздух верно? Ну, кислорода в выдыхаемом воздухе меньше, но, вероятно, немного больше, чем можно было бы ожидать. Выдыхаемый воздух на самом деле содержит около 9 0026 16% кислорода, что означает, что мы используем только около 5% доступного кислорода!

Процентное содержание азота остается примерно на уровне 78% (поскольку азот нам не нужен), но основное отличие — это увеличение содержания углекислого газа. Диоксид углерода в выдыхаемом воздухе составляет более или менее 4% , а процентное содержание водяного пара также выше, чем во вдыхаемом воздухе.

 

 

 

Время эксперимента

 

Мы можем провести очень простой эксперимент, чтобы доказать, что выдыхаемый воздух содержит больше углекислого газа, чем вдыхаемый.

Двуокись углерода делает бесцветную известковую воду молочно-мутной.

 

 

Процентное содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе настолько мало, что оно не влияет на известковую воду, однако через нее выдыхаемый воздух будет пузыриться, и он станет молочным/мутным.

Что такое EdPlace?

Мы являемся вашим поставщиком онлайн-образовательного контента, ориентированным на национальную учебную программу, помогая каждому ребенку добиться успеха в английском языке, математике и естественных науках с 1 года до GCSE. С помощью учетной записи EdPlace вы сможете отслеживать и измерять прогресс, помогая каждому ребенку достичь наилучших результатов. Мы укрепляем уверенность и достижения, персонализируя обучение каждого ребенка на уровне, который им подходит.

Начало работы

Похожие занятия, которые могут вам понравиться

Научно-популярные темы

Попробуйте занятие или начните бесплатно

Сравнение содержания углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе

Сравнение содержания углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе

Автор сайта Ричард Стин

Веб-сайт BioTopics предоставляет доступ к интерактивным справочным материалам, разработанным для поддержки изучение и преподавание биологии на различных уровнях.


В настоящее время в вашем браузере отключен JavaScript. Это ограничит часть интерактивного потенциала этих страниц.


В этом эксперименте доброволец вдыхает через одну трубку, содержащую CO 2 — жидкость для обнаружения и наружу через другую трубку, содержащую тот же CO 2 — жидкость для обнаружения.

Конструкция аппарата должна обеспечивать прохождение одинакового количества воздуха через каждую трубку!

Можно использовать известковую воду или гидрокарбонатный индикатор.

Известковая вода (раствор гидроксида кальция) становится мутной/молочной при пропускании через нее определенного количества углекислого газа.
Это специальный тест на углекислый газ.

С другой стороны, углекислый газ вызывает изменение цвета индикатора гидрокарбоната с красноватого на оранжевый/желтый.
На самом деле это не специальный тест на углекислый газ, полагающийся на небольшие pH изменяется за счет угольной кислоты, образующейся при взаимодействии углекислого газа с вода.

Используйте мышь или коснитесь экрана, чтобы показать, в каком направлении движется воздух

Проверьте правильность сборки аппарата:

Т-образная секция соединена с одной стороны с длинной подающей трубкой погружение в одну кипящую трубку, а с другой стороны в короткая нагнетательная трубка, погруженная в другую кипящую трубку
Обе пробирки для кипячения содержат примерно одинаковое количество жидкости, а наконечник каждой длинной подающей трубки находится примерно на одном уровне в жидкости.
Пробки вставлены достаточно надежно.

Вдохните очень осторожно. Обратите внимание, что пузырьки воздуха поступают через левую кипящую трубку, как показано на схеме.

Не отрывая рта от аппарата, осторожно выдохните. Обратите внимание, что пузырьки воздуха выходят через другую кипящую трубку.

Продолжайте вдыхать и выдыхать, не снимая трубку с рот. Это должно гарантировать, что такое же количество воздуха проходит через обе трубы.