Определение парциального давления газов в атмосфере

С уменьшением барометрического давления снижается и парциальное давление основных газов, входящих в состав атмосферы. Количественный же состав воздушной смеси в тропосфере остается практически неизменным. Так атмосферный воздух в нормальных условиях (на уровне моря) содержит 21% кислорода, 78% азота, 0,03% углекислого газа и почти % приходится на инертные газы: гелий, ксенон, аргон и т.д.

Парциа́льное давление (лат. partialis - частичный, от лат. pars - часть) - давление отдельно взятого компонента газовой смеси. Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов.

Парциальное давление газа в атмосферном воздухе определяется по формуле:

, (1.1)

где α - содержание газа в атмосферном воздухе в %;

Рh – барометрическое давление на фактической высоте.

Решающую роль в поддержании жизнедеятельности человека играет газовый обмен между организмом и внешней средой. Газовый обмен осуществляется за счет дыхания и кровообращения: в организм непрерывно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ и другие продукты обмена веществ. Чтобы этот процесс не нарушался необходимо поддерживать парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе на уровне близком к земному.

Парциальным давлением кислорода (О₂) в воздухе называется часть общего давления воздуха, приходящаяся на долю О_2.

Так, на уровне моря (Н=0м), в соответствии с (1.1), парциальное давление кислорода составит:

, (1.2)

где αО₂ = 21% - содержание газа в атмосферном воздухе в %;

Р_h=0 – барометрическое давление на высоте уровня моря

При увеличении высоты суммарное давление газов падает, однако парциальное давление таких составных частей, как углекислого газа и водяных паров в альвеолярном воздухе, практически остается без изменений.

И равно, при температуре тела человека 37⁰С примерно:

· для водяных паров РН₂О=47мм рт.ст.;

· для углекислого газа РСО₂=40 мм рт.ст.

При этом значительно изменяется скорость падения давления кислорода в альвеолярном воздухе.

Атмосферное давление и температура воздуха на высотах

По международному стандарту

Таблица 1.4

Альвеолярный воздух - смесь газов (главным образом кислорода, углекислого газа, азота и паров воды), содержащаяся в лёгочных альвеолах, непосредственно участвующий в газообмене с кровью. Поступление кислорода в кровь, протекающую по лёгочным капиллярам, и удаление из неё углекислого газа, а также регуляция дыхания зависят от состава, поддерживаемого у здоровых животных и человека в определённых узких границах благодаря вентиляции лёгких (у человека в норме содержит 14-15% кислорода и 5-5,5% углекислого газа). При недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе и некоторых болезненных состояниях возникают изменения состава, что может привести к гипоксии.

Парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе (под маской и в верхних дыхательных путях) рассчитывается по формуле:

, (1.3)

А в альвеолярном воздухе по формуле:

, (1.4)

где αО₂ - содержание газа в атмосферном воздухе в %;

Рh – барометрическое давление на определенной высоте;

РН₂О=47мм рт.ст. – парциальное давление водяных паров;

РСО₂=40 мм рт.ст.– парциальное давление углекислого газа

В соответствии с (1.3), парциальное давление вдыхаемого кислорода (под маской и в верхних дыхательных путях) в нормальных условиях должно быть:

, (1.5)

И парциальное давление в альвеолярном воздухе, в соответствие с (4), в нормальных условиях должно быть:

(1.6)

По оценкам ученых установлено, что нижним пределом РО₂, при котором человек еще работоспособен, является РО₂ = 98 мм рт.ст. Это соответствует высоте Н=3000 м, которая называется безопасной высотой.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: