Aerul este amestec natural diferite gaze. Mai presus de toate, conține elemente precum azotul (aproximativ 77%) și oxigen, mai puțin de 2% sunt argon, dioxid de carbon și alte gaze inerte.
Oxigenul, sau O2, este al doilea element al tabelului periodic și cea mai importantă componentă, fără de care viața ar exista cu greu pe planetă. El participă la diverse procese, de care depinde activitatea vitală a tuturor viețuitoarelor.
În contact cu
Compoziția aerului
O2 îndeplinește funcția procesele oxidative din corpul uman care vă permit să eliberați energie pentru viața normală. În repaus, corpul uman are nevoie de aproximativ 350 mililitri de oxigen, cu efort fizic greu, această valoare crește de trei până la patru ori.
Care este procentul de oxigen din aerul pe care îl respirăm? Norma este 20,95% ... Aerul expirat conține mai puțin O2 - 15,5-16%... Aerul expirat conține, de asemenea, dioxid de carbon, azot și alte substanțe. O scădere ulterioară a procentului de oxigen duce la defecțiuni și o valoare critică de 7-8% cauzează moarte.
Din tabel puteți înțelege, de exemplu, că aerul expirat conține mult azot și elemente suplimentare, dar O2 numai 16,3%... Conținutul de oxigen al aerului inhalat este de aproximativ 20,95%.
Este important să înțelegem ce constituie un element precum oxigenul. O2 - cel mai comun pe pământ element chimic care este incolor, inodor și fără gust. Acesta îndeplinește cea mai importantă funcție de oxidare din.
Fără al optulea element al tabelului periodic nu poți lua foc... Oxigenul uscat face posibilă îmbunătățirea proprietăților electrice și de protecție a filmelor și reducerea încărcării spațiale a acestora.
Acest element este conținut în următorii compuși:
- Silicați - conțin aproximativ 48% O2.
- (mare și proaspăt) - 89%.
- Aer - 21%.
- Alți compuși din scoarța terestră.
Aerul conține nu numai substanțe gazoase, ci și vapori și aerosoli precum și diverși contaminanți. Poate fi praf, murdărie, alte resturi mici. Contine germeni care poate provoca diverse boli. Gripa, rujeola, tuse convulsivă, alergeni și alte boli sunt doar o mică listă a consecințelor negative care apar atunci când calitatea aerului se deteriorează și crește nivelul bacteriilor patogene.
Procentul de aer este cantitatea tuturor elementelor care alcătuiesc compoziția sa. Este mai convenabil să arătați clar din ce este format aerul, precum și procentul de oxigen din aer, pe o diagramă.
Diagrama arată ce gaz este mai mult în aer. Valorile afișate pe acesta vor diferi ușor pentru aerul inspirat și expirat.
Grafic - Raport aer.
Există mai multe surse din care se formează oxigenul:
- Plantele. De asemenea, se știe din cursul de biologie școlară că plantele eliberează oxigen atunci când absorb dioxid de carbon.
- Descompunerea fotochimică a vaporilor de apă. Procesul este observat sub influența radiației solare în atmosfera superioară.
- Amestecarea fluxurilor de aer în straturile atmosferice inferioare.
Funcțiile oxigenului în atmosferă și pentru corp
Pentru o persoană, așa-numitul presiune parțială pe care gazul l-ar putea produce dacă ar ocupa întregul volum ocupat al amestecului. Presiunea parțială normală la 0 metri deasupra nivelului mării este 160 milimetri de mercur... O creștere a altitudinii determină o scădere a presiunii parțiale. Acest indicator este important, deoarece alimentarea cu oxigen a tuturor organelor importante și c. Depinde de acesta.
Oxigenul este adesea folosit pentru tratamentul diferitelor boli... Buteliile de oxigen, inhalatoarele ajută organele umane să funcționeze normal în prezența foametei de oxigen.
Important! Compoziția aerului este influențată de mulți factori, respectiv, procentul de oxigen poate varia. Situația de mediu negativă duce la o deteriorare a calității aerului. În megalopoluri și în așezările urbane mari, proporția de dioxid de carbon (CO2) va fi mai mare decât în așezările mici sau în păduri și zone protejate. Altitudinea are, de asemenea, un efect mare - procentul de oxigen va fi mai mic în munți. Luați în considerare următorul exemplu - pe Muntele Everest, care atinge o altitudine de 8,8 km, concentrația de oxigen din aer va fi de 3 ori mai mică decât în câmpia joasă. Pentru o ședere sigură pe vârfurile înalte de munte, sunt necesare măști de oxigen.
Compoziția aerului s-a schimbat de-a lungul anilor. Prin urmare, procesele evolutive, dezastrele naturale au dus la schimbări scăderea procentului de oxigen necesare funcționării normale a bioorganismelor. Pot fi luate în considerare mai multe etape istorice:
- Epoca preistorică. În acest moment, concentrația de oxigen din atmosferă era aproximativ 36%.
- Acum 150 de ani O2 a ocupat 26% din compoziția totală a aerului.
- În prezent, concentrația de oxigen din aer este putin sub 21%.
Dezvoltarea ulterioară a lumii înconjurătoare poate duce la schimbări suplimentare în compoziția aerului. În viitorul apropiat, este puțin probabil ca concentrația de O2 să fie sub 14%, deoarece acest lucru va provoca perturbarea corpului.
La ce duce lipsa de oxigen?
Aportul scăzut este cel mai adesea observat în transportul înfundat, în încăperile slab ventilate sau la înălțime . Scăderea nivelului de oxigen din aer poate provoca efect negativ asupra corpului... Se produce epuizarea mecanismelor, sistemul nervos este cel mai influențat. Există mai multe motive pentru care organismul suferă de hipoxie:
- Lipsa de sânge. Chemat cu otrăvire cu monoxid de carbon... Această situație scade conținutul de oxigen din sânge. Acest lucru este periculos, deoarece sângele nu mai livrează oxigen către hemoglobină.
- Lipsa circulatorie. Este posibil cu diabet, insuficiență cardiacă... Într-o astfel de situație, transportul de sânge se înrăutățește sau devine imposibil.
- Factorii histotoxici care afectează organismul pot determina pierderea capacității de absorbție a oxigenului. Se ridică în caz de otrăvire cu otrăvuri sau din cauza expunerii abundente.
Din mai multe simptome, se poate înțelege că organismul are nevoie de O2. Pentru inceput ritmul de respirație crește... Ritmul cardiac crește, de asemenea. Aceste funcții de protecție sunt concepute pentru a furniza oxigen în plămâni și pentru a le oferi sânge și țesut.
Lipsa oxigenului cauzează dureri de cap, somnolență crescută, deteriorarea concentrației. Cazurile izolate nu sunt atât de înfricoșătoare, ci sunt destul de ușor de corectat. Pentru normalizarea insuficienței respiratorii, medicul prescrie medicamente bronhodilatatoare și alte medicamente. Dacă hipoxia capătă forme severe, precum pierderea coordonării unei persoane sau chiar comă, atunci tratamentul devine mai complicat.
Dacă se constată simptome de hipoxie, este important consultați imediat un medicși nu să se auto-mediceze, deoarece utilizarea unui anumit medicament depinde de cauzele încălcării. Pentru cazurile ușoare ajută tratament cu mască de oxigenși perne, hipoxia de sânge necesită transfuzie de sânge, iar corectarea cauzelor circulare este posibilă numai cu o intervenție chirurgicală pe inimă sau vasele de sânge.
O călătorie incredibilă de oxigen prin corpul nostru
Concluzie
Oxigenul este cel mai important componentă aeriană, fără de care implementarea multor procese pe Pământ este imposibilă. Compoziția aerului s-a schimbat de-a lungul a zeci de mii de ani datorită proceselor evolutive, dar în prezent cantitatea de oxigen din atmosferă a atins valoarea la 21%... Calitatea aerului pe care o persoană îl respiră îi afectează sănătatea, de aceea, este necesar să îl păstrați curat în cameră și să încercați să reduceți poluarea mediului.
Spre deosebire de planetele calde și reci ale sistemului nostru solar, există condiții pe planeta Pământ care fac viața posibilă într-o anumită formă. Una dintre condițiile principale este compoziția atmosferei, care oferă tuturor ființelor vii capacitatea de a respira liber și protejează de radiațiile mortale care domnesc în spațiu.
Din ce este făcută atmosfera
Atmosfera Pământului este compusă din multe gaze. Practic, care este de 77%. Gazul, fără de care viața de pe Pământ este de neconceput, ocupă un volum mult mai mic, conținutul de oxigen din aer este egal cu 21% din volumul total al atmosferei. Ultimul 2% este un amestec de diverse gaze, inclusiv argon, heliu, neon, kripton și altele.
Atmosfera Pământului se ridică la o înălțime de 8 mii km. Există aer potrivit pentru respirație numai în stratul inferior al atmosferei, în troposferă, care atinge 8 km la poli, în sus și la 16 km deasupra ecuatorului. Odată cu creșterea altitudinii, aerul devine mai rar și cu atât mai mult se simte lipsa de oxigen. Pentru a lua în considerare care este conținutul de oxigen din aer la diferite înălțimi, vom da un exemplu. La vârful Everestului (altitudine 8848 m), aerul conține acest gaz de 3 ori mai puțin decât deasupra nivelului mării. Prin urmare, cuceritorii vârfurilor de munte înalt - alpiniștii - pot urca pe vârful său doar în măști de oxigen.
Oxigenul este principala condiție pentru supraviețuirea pe planetă
La începutul existenței Pământului, aerul care îl înconjura nu avea acest gaz în compoziția sa. Acest lucru a fost destul de potrivit pentru viața celor mai simple - molecule unicelulare care pluteau în ocean. Nu aveau nevoie de oxigen. Procesul a început în urmă cu aproximativ 2 milioane de ani, când primele organisme vii, ca urmare a reacției fotosintezei, au început să elibereze doze mici din acest gaz obținute ca urmare a reacțiilor chimice, mai întâi în ocean, apoi în atmosferă. Viața s-a dezvoltat pe planetă și a luat diverse forme, dintre care majoritatea nu au supraviețuit până în zilele noastre. Unele organisme s-au adaptat de-a lungul timpului la viața cu noul gaz.
Au învățat să-și folosească puterea în siguranță în interiorul celulei, unde acționa ca o centrală electrică, pentru a extrage energia din alimente. Acest mod de a folosi oxigenul se numește respirație și o facem în fiecare secundă. Respirația a făcut posibilă apariția unor organisme și oameni mai complexi. De-a lungul a milioane de ani, conținutul de oxigen din aer a crescut la nivelul actual - aproximativ 21%. Acumularea acestui gaz în atmosferă a contribuit la crearea stratului de ozon la o altitudine de 8-30 km de la suprafața pământului. Împreună cu aceasta, planeta a primit protecție împotriva efectelor nocive ale razelor ultraviolete. Evoluția ulterioară a formelor de viață pe apă și pe uscat a crescut rapid ca urmare a creșterii fotosintezei.
Viața anaerobă
Deși unele organisme s-au adaptat la creșterea nivelului de emisii de gaze, multe dintre cele mai simple forme de viață care au existat pe Pământ au dispărut. Alte organisme au supraviețuit ascunzându-se de oxigen. Unele dintre ele trăiesc astăzi în rădăcinile leguminoaselor, folosind azotul din aer pentru a construi aminoacizi pentru plante. Organismul mortal al botulismului este un alt „refugiat” de oxigen. Supraviețuiește liniștit în conservele ambalate sub vid.
Ce nivel de oxigen este optim pentru viață
Copiii născuți prematur, ai căror plămâni nu sunt încă pe deplin deschiși pentru respirație, merg la incubatoare speciale. În ele, conținutul de oxigen din aer este mai mare în volum și, în loc de 21% obișnuit, nivelul său este stabilit la 30-40%. Bebelușii cu probleme respiratorii severe sunt înconjurați de 100% oxigen pentru a preveni leziunile cerebrale. A fi în astfel de circumstanțe îmbunătățește regimul de oxigen al țesuturilor care se află într-o stare de hipoxie, le normalizează funcțiile vitale. Dar prea mult din el în aer este la fel de periculos ca și lipsa acestuia. Excesul de oxigen din sângele unui copil poate deteriora vasele de sânge din ochi și poate provoca pierderea vederii. Aceasta arată dualitatea proprietăților gazului. Trebuie să o respirăm pentru a trăi, dar excesul său poate deveni uneori otrăvitor pentru corp.
Procesul de oxidare
Când oxigenul se combină cu hidrogen sau carbon, are loc o reacție numită oxidare. Acest proces face ca moleculele organice care stau la baza vieții să se dezintegreze. În corpul uman, oxidarea are loc după cum urmează. Celulele roșii din sânge colectează oxigenul din plămâni și îl transportă în tot corpul. Există un proces de distrugere a moleculelor din alimentele pe care le consumăm. Acest proces eliberează energie, apă și lasă dioxid de carbon. Acesta din urmă este excretat de celulele sanguine înapoi în plămâni, iar noi îl respirăm în aer. O persoană se poate sufoca dacă i se împiedică să respire mai mult de 5 minute.
Suflare
Luați în considerare conținutul de oxigen al aerului inhalat. Aerul atmosferic care intră în plămâni din exterior în timpul inhalării se numește inhalat, iar aerul care iese prin sistemul respirator în timpul expirației se numește expirat.
Este un amestec de aer care umple alveolele cu cel din căile respiratorii. Compoziția chimică a aerului pe care o persoană sănătoasă o respiră în afară și în condiții naturale practic nu se schimbă și este exprimată în astfel de numere.
Oxigenul este componenta principală a aerului pentru viață. Modificările cantității acestui gaz în atmosferă sunt mici. Dacă pe mare conținutul de oxigen din aer conține până la 20,99%, atunci chiar și în aerul foarte poluat al orașelor industriale nivelul său nu scade sub 20,5%. Astfel de schimbări nu dezvăluie efectul asupra corpului uman. Tulburările fiziologice apar atunci când procentul de oxigen din aer scade la 16-17%. În același timp, există una evidentă care duce la o scădere bruscă a activității vitale și cu un conținut de oxigen de 7-8% în aer, este posibil un rezultat letal.
Atmosfera în diferite epoci
Compoziția atmosferei a influențat întotdeauna evoluția. În diferite perioade geologice, din cauza dezastrelor naturale, nivelul de oxigen crește sau scade, ceea ce a presupus o schimbare a biosistemului. Cu aproximativ 300 de milioane de ani în urmă, conținutul său în atmosferă a crescut la 35%, în timp ce planeta a fost colonizată de insecte gigantice. Cea mai mare dispariție a viețuitoarelor din istoria Pământului s-a întâmplat cu aproximativ 250 de milioane de ani în urmă. În timpul acestuia, peste 90% dintre locuitorii oceanului și 75% dintre locuitorii țării au fost uciși. Una dintre versiunile extincției în masă spune că motivul pentru aceasta a fost conținutul scăzut de oxigen din aer. Cantitatea acestui gaz a scăzut la 12%, iar aceasta se află în atmosfera inferioară la o altitudine de 5300 de metri. În era noastră, conținutul de oxigen din aerul atmosferic atinge 20,9%, ceea ce este cu 0,7% mai mic decât acum 800 de mii de ani. Aceste cifre sunt confirmate de oamenii de știință de la Universitatea Princeton, care au examinat probe de gheață din Groenlanda și Atlantic formate în acel moment. Apa înghețată a salvat bule de aer și acest fapt ajută la calcularea nivelului de oxigen din atmosferă.
La ce se supune nivelul său în aer
Absorbția sa activă din atmosferă poate fi cauzată de mișcarea ghețarilor. Îndepărtându-se, ele dezvăluie zone gigantice de straturi organice care consumă oxigen. Un alt motiv poate fi răcirea apelor Oceanului Mondial: la temperaturi scăzute, bacteriile sale absorb oxigenul mai activ. Cercetătorii susțin că saltul industrial și, odată cu acesta, arderea unor cantități uriașe de combustibil nu are prea mult impact. Oceanele lumii se răcesc de 15 milioane de ani, iar cantitatea vitală din atmosferă a scăzut, indiferent de impactul uman. Probabil, unele procese naturale au loc pe Pământ, ducând la faptul că consumul de oxigen devine mai mare decât producția sa.
Impactul uman asupra compoziției atmosferei
Să vorbim despre influența umană asupra compoziției aerului. Nivelul pe care îl avem astăzi este ideal pentru ființele vii, conținutul de oxigen din aer este de 21%. Echilibrul acestuia și al altor gaze este determinat de ciclul de viață din natură: animalele expiră dioxid de carbon, plantele îl folosesc și eliberează oxigen.
Dar nu există nicio garanție că acest nivel va fi întotdeauna constant. Cantitatea de dioxid de carbon eliberată în atmosferă crește. Acest lucru se datorează utilizării combustibilului de către umanitate. Și, după cum știți, a fost format din fosile de origine organică și dioxidul de carbon intră în aer. Între timp, cele mai mari plante de pe planeta noastră, copacii, sunt distruse în ritm crescător. Într-un minut, kilometri de pădure dispar. Aceasta înseamnă că o parte din oxigenul din aer scade treptat și oamenii de știință dau deja semnalul de alarmă. Atmosfera Pământului nu este un depozit interminabil, iar oxigenul nu pătrunde în el din exterior. A fost dezvoltat tot timpul odată cu dezvoltarea Pământului. Trebuie amintit în permanență că acest gaz este produs de vegetație în procesul de fotosinteză prin consumul de dioxid de carbon. Și orice reducere semnificativă a vegetației sub formă de distrugere a pădurilor va reduce inevitabil pătrunderea oxigenului în atmosferă, supărând astfel echilibrul acesteia.
Știm cu toții foarte bine că nicio creatură vie nu poate trăi pe pământ fără aer. Aerul este vital pentru noi toți. Toată lumea, de la copii la adulți, știe că este imposibil să supraviețuiești fără aer, dar nu toată lumea știe ce este aerul și în ce constă. Așadar, aerul este un amestec de gaze care nu poate fi văzut sau atins, dar știm cu toții bine că este în jurul nostru, deși practic nu îl observăm. Pentru a efectua cercetări de altă natură, inclusiv, este posibil în laboratorul nostru.
Putem simți aerul doar atunci când simțim un vânt puternic sau suntem lângă un ventilator. În ce constă aerul, dar este format din azot și oxigen și doar o mică parte din argon, apă, hidrogen și dioxid de carbon. Dacă considerăm compoziția aerului ca procent, atunci azotul este de 78,08%, oxigenul 20,94%, argonul 0,93%, dioxidul de carbon 0,04%, neon 1,82 * 10-3%, heliu 4,6 * 10-4%, metanul 1,7 * 10 -4%, kripton 1,14 * 10-4%, hidrogen 5 * 10-5%, xenon 8,7 * 10-6%, oxid azotat 5 * 10-5%.
Conținutul de oxigen din aer este foarte mare, deoarece este oxigenul necesar vieții corpului uman. Oxigenul, care este observat în aer în timpul respirației, intră în celulele corpului uman și participă la procesul de oxidare, în urma căruia se eliberează energie, care este necesară pentru viață. De asemenea, oxigenul, care este în aer, este necesar pentru arderea combustibilului, care produce căldură, precum și pentru primirea de energie mecanică în motoarele cu ardere internă.
De asemenea, gazele inerte sunt extrase din aer în timpul lichefierii. Cât de mult oxigen este în aer, dacă te uiți la un procent, atunci oxigenul și azotul din aer sunt de 98%. Cunoscând răspunsul la această întrebare, apare încă o întrebare, care sunt substanțele gazoase care fac încă parte din aer.
Deci, în 1754, un om de știință numit Joseph Black a fost confirmat că aerul constă dintr-un amestec de gaze și nu o substanță omogenă așa cum se credea anterior. Aerul de pe pământ conține metan, argon, dioxid de carbon, heliu, kripton, hidrogen, neon, xenon. Este demn de remarcat faptul că procentul de aer poate varia ușor în funcție de locul în care locuiesc oamenii.
Din păcate, în orașele mari, procentul de dioxid de carbon va fi mai mare decât, de exemplu, în sate sau păduri. Se pune întrebarea cu privire la ce procent de oxigen este în aer în munți. Răspunsul este simplu, oxigenul este mult mai greu decât azotul, deci va fi mult mai puțin în aerul din munți, deoarece densitatea oxigenului scade odată cu altitudinea.
Rata de oxigen în aer
Deci, în ceea ce privește raportul oxigenului din aer, există anumite standarde, de exemplu, pentru zona de lucru. Pentru ca o persoană să funcționeze pe deplin, rata de oxigen din aer este de la 19 la 23 la sută. Când operați echipamente la întreprinderi, este imperativ să monitorizați etanșeitatea dispozitivelor, precum și a diferitelor mașini. Dacă, atunci când testați aerul într-o cameră în care oamenii lucrează, indicatorul de oxigen este sub 19%, atunci este imperativ să părăsiți camera și să activați ventilația de urgență. Puteți controla nivelul de oxigen din aer la locul de muncă, invitând laboratorul EcoTestExpress și investigați.
Să definim acum ce este oxigenul.
Oxigenul este un element chimic în tabelul periodic al elementelor lui Mendeleev, oxigenul nu are miros, nu are gust sau culoare. Oxigenul din aer este extrem de necesar pentru respirația umană și, de asemenea, pentru combustie, nu este un secret faptul că, dacă nu există aer, atunci nu vor arde materiale. Oxigenul conține un amestec de trei nuclizi stabili, ale căror numere de masă sunt 16. 17 și 18.
Deci, oxigenul este cel mai abundent element de pe pământ, în ceea ce privește procentul de oxigen, cel mai mare procent se găsește în silicați, este de aproximativ 47,4 la sută din masa scoarței solide. De asemenea, marea și apele dulci ale întregului pământ conțin o cantitate imensă de oxigen, și anume 88,8 la sută, în ceea ce privește cantitatea de oxigen din aer, aceasta este de numai 20,95 la sută. Trebuie remarcat faptul că oxigenul face parte din mai mult de 1500 de compuși din scoarța terestră.
În ceea ce privește producția de oxigen, acesta se obține prin separarea aerului la temperaturi scăzute. Acest proces are loc astfel, la început aerul este comprimat cu ajutorul unui compresor, când aerul este comprimat, începe să se încălzească. Aerul comprimat este lăsat să se răcească la temperatura camerei și, după răcire, este lăsat să se extindă liber.
Când are loc expansiunea, temperatura gazului începe să scadă brusc, după ce aerul s-a răcit, temperatura acestuia poate fi cu câteva zeci de grade sub temperatura camerei, un astfel de aer este din nou comprimat și căldura degajată este îndepărtată. După mai multe etape de comprimare și răcire a aerului, se efectuează o serie de proceduri, ca urmare a faptului că oxigenul pur este separat fără impurități.
Și aici apare o altă întrebare care este mai grea decât oxigenul sau dioxidul de carbon. Răspunsul este, desigur, că dioxidul de carbon va fi mai greu decât oxigenul. Densitatea dioxidului de carbon este de 1,97 kg / m3, în timp ce densitatea oxigenului, la rândul său, este de 1,43 kg / m3. În ceea ce privește dioxidul de carbon, acesta, după cum se dovedește, joacă unul dintre rolurile principale în viața întregii vieți de pe pământ și are, de asemenea, un efect asupra ciclului carbonului din natură. S-a dovedit că dioxidul de carbon este implicat în reglarea respirației, precum și în circulația sângelui.
Ce este dioxidul de carbon?
Acum vom defini mai detaliat ce este dioxidul de carbon și vom indica și compoziția dioxidului de carbon. Deci, dioxidul de carbon cu alte cuvinte este dioxidul de carbon, este un gaz incolor, cu miros și gust ușor acri. În ceea ce privește aerul, concentrația de dioxid de carbon din acesta este de 0,038%. Proprietățile fizice ale dioxidului de carbon sunt că nu există în stare lichidă la presiune atmosferică normală, ci trece imediat de la o stare solidă la o stare gazoasă.
Dioxidul de carbon solid este numit și gheață uscată. Astăzi, dioxidul de carbon participă la încălzirea globală. Dioxidul de carbon se obține prin arderea diferitelor substanțe. Trebuie remarcat faptul că în producția industrială de dioxid de carbon, acesta este pompat în butelii. Dioxidul de carbon pompat în butelii este utilizat ca stingătoare, precum și în producția de apă carbogazoasă și este utilizat și în armele pneumatice. Și, de asemenea, în industria alimentară ca conservant.
Compoziția aerului inspirat și expirat
Acum să analizăm compoziția aerului inspirat și expirat. Pentru început, să definim ce este respirația. Respirația este un proces continuu complex prin care compoziția gazoasă a sângelui este reînnoită constant. Compoziția aerului inhalat este de 20,94% oxigen, 0,03% dioxid de carbon și 79,03% azot. Dar compoziția aerului expirat este deja doar 16,3% oxigen, precum și 4% dioxid de carbon și 79,7% azot.
Se poate observa că aerul inhalat diferă de aerul expirat în conținutul de oxigen, precum și în cantitatea de dioxid de carbon. Acestea sunt substanțele care alcătuiesc aerul pe care îl respirăm și pe care îl expirăm. Astfel, corpul nostru este saturat cu oxigen și dă tot dioxidul de carbon inutil către exterior.
Oxigenul uscat îmbunătățește proprietățile electrice și de protecție ale filmelor datorită absenței apei, precum și densificării și reducerii încărcării volumului. De asemenea, oxigenul uscat în condiții normale nu poate reacționa cu aurul, cuprul sau argintul. Pentru a efectua o analiză chimică a aerului sau a altor cercetări de laborator, inclusiv, puteți în laboratorul nostru „EcoTestExpress”.
Aerul este atmosfera planetei pe care trăim. Și întotdeauna avem întrebarea ce face parte din aer, răspunsul este doar un set de gaze, deoarece s-a descris deja mai sus ce gaze și în ce proporție sunt în aer. În ceea ce privește conținutul de gaze din aer, totul este ușor și simplu aici, raportul procentelor pentru aproape toate zonele planetei noastre este de oțel.
Compoziția și proprietățile aerului
Aerul constă nu numai dintr-un amestec de gaze, ci și din diferiți aerosoli și vapori. Procentul de aer este raportul dintre azot și oxigen față de alte gaze din aer. Deci, cât de mult oxigen este în aer, răspunsul este de doar 20%. Compoziția gazului, ca și pentru azot, conține cea mai mare parte a aerului și este demn de remarcat faptul că la presiune crescută, azotul începe să posede proprietăți narcotice.
Acest lucru nu are o importanță mică, deoarece atunci când scafandrii lucrează, adesea trebuie să lucreze la adâncimi sub o presiune extraordinară. S-au spus deja multe despre oxigen, deoarece este de o mare importanță pentru viața umană de pe planeta noastră. Este demn de remarcat faptul că inhalarea aerului cu oxigen crescut de către o persoană într-o perioadă scurtă de timp nu afectează persoana însuși.
Dar dacă o persoană inhalează aer cu un nivel crescut de oxigen pentru o lungă perioadă de timp, atunci acest lucru va duce la apariția unor modificări patologice în organism. O altă componentă principală a aerului, despre care s-a spus deja multe, este dioxidul de carbon, întrucât o persoană nu poate trăi fără ea, precum și fără oxigen.
Dacă nu ar exista aer pe pământ, atunci niciun organism viu nu ar putea trăi pe planeta noastră și cu atât mai mult să funcționeze cumva. Din păcate, în lumea modernă, un număr imens de instalații industriale care ne poluează aerul au solicitat recent din ce în ce mai mult nevoia de a proteja mediul, precum și de a monitoriza puritatea aerului. Prin urmare, ar trebui să luați măsurători frecvente ale aerului și să determinați cât de curat este. Dacă vi se pare că aerul din camera dvs. nu este suficient de curat și există factori externi de vină, puteți contacta oricând laboratorul EcoTestExpress, care va efectua toate analizele (cercetarea) necesare și va da o concluzie cu privire la puritatea aerul pe care îl respiri.
Sensul respirației
Respirația este un proces vital de schimb constant de gaze între corp și mediul său. În procesul de respirație, o persoană absoarbe oxigenul din mediu și emite dioxid de carbon.
Aproape toate reacțiile complexe ale transformării substanțelor în organism au loc cu participarea obligatorie a oxigenului. Fără oxigen, metabolismul este imposibil și este necesar un aport constant de oxigen pentru a păstra viața. Ca urmare a metabolismului, dioxidul de carbon se formează în celule și țesuturi, care trebuie îndepărtate din corp. Acumularea de cantități semnificative de dioxid de carbon în organism este periculoasă. Dioxidul de carbon este transportat de sânge către organele respiratorii și expirat. Oxigenul care intră în sistemul respirator în timpul inhalării difuzează în sânge și este livrat organelor și țesuturilor de către sânge.
Nu există rezerve de oxigen în corpul oamenilor și animalelor și, prin urmare, alimentarea sa continuă cu corpul este o necesitate vitală. Dacă o persoană, în cazurile necesare, poate trăi fără alimente mai mult de o lună, fără apă timp de până la 10 zile, atunci în absența oxigenului, modificările ireversibile apar în 5-7 minute.
Compoziția aerului inhalat, expirat și alveolar
Inhalând și expirând alternativ, o persoană ventilează plămânii, menținând o compoziție relativ constantă a gazelor în veziculele pulmonare (alveole). O persoană respiră aer atmosferic cu un conținut ridicat de oxigen (20,9%) și un conținut scăzut de dioxid de carbon (0,03%) și expiră aer în care oxigenul este de 16,3%, dioxidul de carbon este de 4% (Tabelul 8).
Compoziția aerului alveolar diferă semnificativ de compoziția aerului atmosferic, inhalat. Conține mai puțin oxigen (14,2%) și o cantitate mare de dioxid de carbon (5,2%).
Azotul și gazele inerte care alcătuiesc aerul nu iau parte la respirație, iar conținutul lor în aerul inhalat, expirat și alveolar este practic același.
De ce conține aerul expirat mai mult oxigen decât aerul alveolar? Acest lucru se explică prin faptul că atunci când expiri, aerul este amestecat cu aerul alveolar, care se află în organele respiratorii, în căile respiratorii.
Presiunea și tensiunea parțială a gazelor
În plămâni, oxigenul din aerul alveolar trece în sânge, iar dioxidul de carbon din sânge intră în plămâni. Trecerea gazelor din aer în lichid și de la lichid la aer are loc datorită diferenței de presiune parțială a acestor gaze în aer și lichid. Presiunea parțială este partea din presiunea totală care cade asupra ponderii unui gaz dat într-un amestec de gaze. Cu cât este mai mare procentul de gaz din amestec, cu atât este mai mare presiunea parțială. Se știe că aerul atmosferic este un amestec de gaze. Presiunea atmosferică a aerului 760 mm Hg. Artă. Presiunea parțială a oxigenului în aerul atmosferic este de 20,94% de 760 mm, adică 159 mm; azot - 79,03% de 760 mm, adică aproximativ 600 mm; există puțin dioxid de carbon în aerul atmosferic - 0,03%, prin urmare presiunea sa parțială este de 0,03% de 760 mm - 0,2 mm Hg. Artă.
Pentru gazele dizolvate într-un lichid, se folosește termenul „stres”, care corespunde termenului „presiune parțială” utilizat pentru gazele libere. Stresul gazos este exprimat în aceleași unități ca presiunea (în mmHg). Dacă presiunea parțială a unui gaz din mediu este mai mare decât tensiunea acestui gaz în lichid, atunci gazul se dizolvă în lichid.
Presiunea parțială a oxigenului în aerul alveolar este de 100-105 mm Hg. Art., Iar în sângele care curge spre plămâni, tensiunea oxigenului este în medie de 60 mm Hg. Art., Prin urmare, în plămâni, oxigenul din aerul alveolar trece în sânge.
Mișcarea gazelor are loc conform legilor difuziei, conform cărora gazul se propagă dintr-un mediu cu o presiune parțială ridicată într-un mediu cu o presiune mai mică.
Schimb de gaze în plămâni
Trecerea în plămâni a oxigenului din aerul alveolar în sânge și fluxul de dioxid de carbon din sânge în plămâni respectă legile descrise mai sus.
Datorită muncii marelui fiziolog rus Ivan Mihailovici Sechenov, a devenit posibil să se studieze compoziția gazelor din sânge și condițiile schimbului de gaze din plămâni și țesuturi.
Schimbul de gaze în plămâni are loc prin aer alveolar și sânge prin difuzie. Alveolele plămânilor sunt împletite cu o rețea densă de capilare. Pereții alveolelor și capilarelor sunt foarte subțiri, ceea ce facilitează pătrunderea gazelor din plămâni în sânge și invers. Schimbul de gaze depinde de mărimea suprafeței prin care are loc difuzia gazelor și de diferența de presiune parțială (tensiune) a gazelor difuzante. Cu o respirație profundă, alveolele se întind, iar suprafața lor atinge 100-105 m 2. Suprafața capilară din plămâni este de asemenea mare. Există și este suficientă diferență între presiunea parțială a gazelor din aerul alveolar și tensiunea acestor gaze în sângele venos (Tabelul 9).
Din tabelul 9 rezultă că diferența dintre tensiunea gazelor din sângele venos și presiunea lor parțială în aerul alveolar este de 110 - 40 = 70 mm Hg pentru oxigen. Art. Și pentru dioxidul de carbon 47 - 40 = 7 mm Hg. Artă.
Experimental, a fost posibil să se stabilească că, cu o diferență de tensiune a oxigenului de 1 mm Hg. Artă. la un adult în repaus, 25-60 ml de oxigen pe minut pot pătrunde în sânge. O persoană în repaus are nevoie de aproximativ 25-30 ml de oxigen pe minut. Prin urmare, diferența de presiune a oxigenului de 70 mm Hg. Arta este suficientă pentru a furniza corpului oxigen în diferite condiții de activitate: în timpul muncii fizice, a exercițiilor sportive etc.
Viteza de difuzie a dioxidului de carbon din sânge este de 25 de ori mai mare decât cea a oxigenului, prin urmare, cu o diferență de presiune de 7 mm Hg. Art. Dioxidul de carbon are timp să fie eliberat din sânge.
Transportul de gaze prin sânge
Sângele transportă oxigen și dioxid de carbon. În sânge, ca în orice lichid, gazele pot fi în două stări: dizolvate fizic și legate chimic. Atât oxigenul, cât și dioxidul de carbon se dizolvă în cantități foarte mici în plasma sanguină. Majoritatea oxigenului și a dioxidului de carbon sunt transportate într-o formă legată chimic.
Principalul purtător de oxigen este hemoglobina din sânge. 1 g de hemoglobină leagă 1,34 ml de oxigen. Hemoglobina are capacitatea de a se combina cu oxigenul pentru a forma oxihemoglobina. Cu cât presiunea parțială a oxigenului este mai mare, cu atât se formează mai mult oxihemoglobină. În aerul alveolar, presiunea parțială a oxigenului este de 100-110 mm Hg. Artă. În aceste condiții, 97% din hemoglobina din sânge se leagă de oxigen. Sângele aduce oxigen în țesuturi sub formă de oxihemoglobină. Aici, presiunea parțială a oxigenului este scăzută, iar oxihemoglobina - un compus fragil - eliberează oxigen, care este utilizat de țesuturi. Legarea oxigenului de către hemoglobină este influențată și de tensiunea dioxidului de carbon. Dioxidul de carbon reduce capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul și favorizează disocierea oxihemoglobinei. O creștere a temperaturii scade, de asemenea, capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul. Se știe că temperatura din țesuturi este mai mare decât în plămâni. Toate aceste condiții ajută la disocierea oxihemoglobinei, în urma căreia sângele eliberează oxigenul eliberat din compusul chimic în fluidul tisular.
Capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul este vitală pentru organism. Uneori oamenii mor din lipsa de oxigen din corp, înconjurați de cel mai curat aer. Acest lucru se poate întâmpla unei persoane care se găsește în condiții de presiune scăzută (la altitudini mari), unde presiunea parțială a oxigenului este foarte mică într-o atmosferă rarefiată. La 15 aprilie 1875, balonul Zenith, cu trei baloniști la bord, a atins o altitudine de 8000 m. Când a aterizat balonul, o singură persoană a rămas în viață. Motivul morții oamenilor a fost o scădere bruscă a presiunii parțiale a oxigenului la altitudine mare. La altitudini mari (7-8 km), sângele arterial din compoziția sa gazoasă se apropie de sângele venos; toate țesuturile corpului încep să experimenteze o lipsă acută de oxigen, ceea ce duce la consecințe grave. Urcarea peste 5000 m necesită de obicei utilizarea unor echipamente speciale de oxigen.
Cu un antrenament special, corpul se poate adapta la conținutul redus de oxigen din aerul înconjurător. La o persoană antrenată, respirația se adâncește, numărul de eritrocite din sânge crește datorită formării crescute a acestora în organele hematopoietice și a aportului de sânge din depozit. În plus, contracțiile inimii cresc, ceea ce duce la o creștere a volumului de sânge minut.
Camerele de presiune sunt utilizate pe scară largă pentru antrenament.
Dioxidul de carbon este transportat în sânge sub formă de compuși chimici - bicarbonați de sodiu și potasiu. Legarea dioxidului de carbon și eliberarea acestuia în sânge depind de tensiunea sa în țesuturi și sânge.
În plus, hemoglobina din sânge este implicată în transferul de dioxid de carbon. În capilarele țesuturilor, hemoglobina intră într-o combinație chimică cu dioxid de carbon. În plămâni, acest compus se descompune odată cu eliberarea de dioxid de carbon. Aproximativ 25-30% din dioxidul de carbon eliberat în plămâni este transportat de hemoglobină.
Aerul atmosferic, pe care o persoană îl inhalează în aer liber (sau în camere bine ventilate), conține 20,94% oxigen, 0,03% dioxid de carbon, 79,03% azot. În încăperile închise pline de oameni, procentul de dioxid de carbon din aer poate fi puțin mai mare.
Aerul expirat conține în medie 16,3% oxigen, 4% dioxid de carbon, 79,7% azot (aceste cifre sunt date în termeni de aer uscat, adică minus vapori de apă, care este întotdeauna saturat cu aer expirat).
Compoziția aerului expirat foarte volubil; depinde de intensitatea metabolismului organismului și de volumul de ventilație pulmonară. Merită să faceți câteva mișcări de respirație profundă sau, dimpotrivă, să vă țineți respirația astfel încât să se schimbe compoziția aerului expirat.
Azotul nu participă la schimbul de gaze, cu toate acestea, procentul de azot din aerul vizibil este cu câteva zecimi la sută mai mare decât în aerul inhalat. Faptul este că volumul de aer expirat este puțin mai mic decât volumul de inhalat și, prin urmare, aceeași cantitate de azot, fiind distribuită într-un volum mai mic, dă un procent mai mare. Volumul mai mic de aer expirat comparativ cu volumul de aer inhalat se explică prin faptul că dioxidul de carbon este eliberat puțin mai puțin decât oxigenul este absorbit (o parte din oxigenul absorbit este utilizat în organism pentru a circula compușii care sunt excretați din corp în urină și transpirație).
Aerul alveolar diferă de expirat de un procent mare de non-acid și un procent mai mic de oxigen. În medie, compoziția aerului alveolar este următoarea: oxigen 14,2-14,0%, dioxid de carbon 5,5-5,7%, azot aproximativ 80%.
Definiție compoziția aerului alveolar important pentru înțelegerea mecanismului schimbului de gaze în plămâni. Holden a propus o metodă simplă pentru determinarea compoziției aerului alveolar. După o inhalare normală, subiectul face o expirație cât mai profundă printr-un tub de 1-1,2 m lungime și 25 mm diametru. Primele porțiuni de aer expirat care pleacă prin tub conțin aer din spațiul dăunător; ultimele porțiuni rămase în tub conțin aer alveolar. Pentru analiză, aerul este introdus în receptorul de gaz din acea parte a tubului care este cea mai apropiată de gură.
Compoziția aerului alveolar diferă ușor în funcție de dacă proba de aer a fost luată pentru analiză la înălțimea inspiratorie sau expiratorie. Dacă efectuați o expirație rapidă, scurtă și incompletă la sfârșitul unei inhalări normale, atunci proba de aer va reflecta compoziția aerului alveolar după umplerea plămânilor cu aer de respirație, adică în timpul inhalării. Dacă faceți o expirație profundă după o expirație normală, proba va reflecta compoziția aerului alveolar în timpul expirației. Este clar că, în primul caz, procentul de dioxid de carbon va fi puțin mai mic, iar procentul de oxigen este puțin mai mare decât în al doilea. Acest lucru se poate vedea din rezultatele experimentelor lui Holden, care au descoperit că procentul de dioxid de carbon din aerul alveolar la sfârșitul inspirației este în medie 5,54 și 5,72 la sfârșitul expirării.
Astfel, există o diferență relativ mică în conținutul de dioxid de carbon din aerul alveolar în timpul inhalării și expirației: doar 0,2-0,3%. Acest lucru se datorează în mare măsură faptului că în timpul respirației normale, așa cum am menționat mai sus, doar 1/7 din volumul de aer din alveolele pulmonare este reînnoit. Constanța relativă a compoziției aerului alveolar are o mare importanță fiziologică, ceea ce este explicat mai jos.
