![Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете [litres] - Читать Любимую Русскую Полную Книгу 👉 Read-E-Book.com](/uploads/posts/books/4/7/3/3/1/chetyre-damy-i-molodoj-chelovek-v-vakuume-nestandartnye-zadachi-obo-vsem-na-svete-litres-download.jpg)
Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете [litres]
- Автор: Леенсон Илья Абрамович
- Год: 2022
- Язык: русский
- Год: Альпина
- ISBN: 9785001396451
- Жанр: Математика
Электронная книга - «Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете [litres]». Краткое содержание книги:
1. Правильный ответ – а. На глубине давление значительно выше атмосферного – оно повышается примерно на 1 атм при погружении на каждые 10 м. Чтобы человек мог нормально дышать на глубине, давление вдыхаемого из акваланга воздуха должно соответствовать наружному давлению. Если при поднятии на поверхность в легких останется воздух под повышенным давлением, то снижение внешнего давления может разорвать легочные альвеолы.
2. Правильный ответ – а. По закону Дальтона растворимость газов в жидкости пропорциональна давлению газа. На больших глубинах воздух подается водолазу под давлением, которое соответствует внешнему, при этом в крови растворяется значительно больше воздуха, чем обычно. Кислород, растворенный в крови, может достаточно быстро использоваться в процессах окисления в разных тканях, тогда как растворенный азот при снижении внешнего давления выделяется из крови в виде газовых пузырьков – возникает так называемая кессонная болезнь (франц. caisson – «ящик»: когда-то водолазов опускали под воду в специальных камерах – кессонах).
3. Правильный ответ – г. Под водой при дыхании надо преодолевать давление воды, которое на глубине 2 м примерно на 20 % превышает атмосферное давление.
Дышать через очень узкую трубку трудно, так как надо преодолевать трение воздуха о стенки трубки и прилагать дополнительные усилия, чтобы втянуть в себя, а потом выдохнуть необходимый объем воздуха (в воду выдыхать нельзя, так как пузыри выдадут беглецов). Трудно дышать и через очень широкую трубку, так как при этом слишком велик «мертвый объем» воздуха, который остается в трубке (этот объем для трех трубок равен примерно 60, 340 и 1500 см3 соответственно). То есть при каждом вдохе в легкие из широкой трубки будет попадать предыдущий выдох с высоким содержанием углекислого газа и пониженным содержанием кислорода. Чтобы в легкие попало нужное количество свежего воздуха, надо через широкую трубку делать значительно более глубокий (примерно на 1,5 л) вдох, чем обычно.
Здесь уместно процитировать учебник биологии Н. Грина, У. Стаута и Д. Тейлора:
«Легкие молодой взрослой женщины вмещают в среднем около 4 л воздуха, а легкие молодого взрослого мужчины – около 5 л. ‹…›
1. Дыхательный объем – это объем воздуха, обмениваемого за один вдох и выдох. В состоянии покоя человек вдыхает и выдыхает примерно 450 мл воздуха. При максимальной физической нагрузке дыхательный объем составляет около 3 л.
2. Сверх 450 мл человек может вдохнуть еще около 1500 мл. Это так называемый дополнительный воздух.
3. После спокойного выдоха он может выдохнуть дополнительно около 1500 мл. Это – резервный воздух.
4. Если сделать максимальный вдох, а затем максимальный выдох, то общее количество выдыхаемого воздуха даст величину, называемую жизненной емкостью легких.
5. Даже после максимально глубокого выдоха в легких еще остается 1500 мл воздуха. Выдохнуть его не удается; он называется остаточным воздухом.
При вдохе из 450 мл вдыхаемого атмосферного воздуха в альвеолы попадает лишь около 300 мл, а приблизительно 150 мл остается в воздухоносных путях и в газообмене не участвует. При выдохе, который следует за вдохом, этот воздух выводится наружу неизмененным, не отличающимся по своему составу от атмосферного воздуха. Его называют поэтому воздухом мертвого пространства. Воздух, достигающий альвеол, смешивается здесь с 3000 мл уже находящегося в них воздуха. Вновь поступившая порция невелика по сравнению с объемом, к которому она добавляется; поэтому полное обновление всего находящегося в легких воздуха – по необходимости медленный процесс. Это медленный обмен между атмосферным и альвеолярным воздухом сказывается на альвеолярном воздухе столь мало, что его состав остается практически постоянным (13,8 % кислорода, 5,5 % СO2 и 80,7 % азота). ‹…›
Интересно сравнить состав альвеолярного воздуха с составом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. ‹…› Одну пятую часть поступающего кислорода организм удерживает для своих нужд, тогда как выдыхаемое количество СО2 в 100 раз больше того количества, которое поступает в организм при вдохе. В тесный контакт с кровью вступает альвеолярный воздух. По сравнению с вдыхаемым воздухом он содержит меньше кислорода и больше СO2»[12].
12
Цит. по: Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: В 3 т. Т. 1 / Пер. с англ.; под ред. Р. Сопера. – 3-е изд. – М.: Мир, 2004. – С. 373–374.