Воздух это кислород: Что такое воздух? — урок. Окружающий мир, 2 класс.

Содержание

Что такое воздух? — урок. Окружающий мир, 2 класс.

Воздух нас окружает везде: на улице и в помещениях. Воздух проникает во все щели и трещины, он есть под землёй, в почве и в воде. Воздух — это часть неживой природы.

Воздух — это смесь газов: азота, кислорода и углекислого газа.

Самый важный из них — кислород, потому что именно им дышит человек.

 

Воздух есть везде — на улице, в комнате, в земле, в воде. Любое свободное пространство на нашей планете естественным образом заполняется воздухом.

Атмосфера — это воздушная оболочка, которая окружает нашу планету.

Мощный слой воздуха окружает Землю. Он сохраняет тепло на нашей планете, полученное от Солнца. Воздух необходим всему живому на Земле. Он нужен животным и людям для дыхания. Птицам и насекомым воздух нужен для полётов. Необходим он и растениям, которые тоже «дышат». Растения погибают, если воздух не поступает к их корням и листьям.

 

Воздух — невидим, но его можно обнаружить с помощью органов чувств. Например, при дуновении ветра. Ветер — это движение воздуха. Воздух прозрачный и бесцветный, поэтому мы можем различать цвет и форму предметов даже вдали.

 

Чистый воздух не имеет запаха. Если мы ощущаем на улице различные запахи, то только потому, что частицы пахучих веществ смешиваются с воздухом.

 

Воздух хорошо пропускает солнечные лучи, поэтому поверхность Земли хорошо нагревается в солнечную погоду.

 

Воздух должен быть чистым, но во многих местах, особенно в городах, он сильно загрязнён. Заводы и фабрики выбрасывают в атмосферу вредные вещества. Такой воздух опасен для людей, растений и животных. На заводах и фабриках должны работать специальные установки, которые улавливают вредные вещества.

 

Рис. \(1\). Загрязнение воздуха

 

Для того чтобы воздух был чистым, очень важно беречь растения. Они своими листьями задерживают пыль и гарь. Растения также поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород. Потому в местах, где много растительности, дышится легко.

 

Чтобы воздух в помещении был чистым, нужно регулярно проветривать, пылесосить, делать влажную уборку.

Обрати внимание!

Только чистый воздух — прозрачный и не имеет запаха.

Источники:

Рис. 1. Загрязнение воздуха https://pixabay.com/images/id-1761801/ 4.06.2021

Что такое воздух: естествознание для взрослых

Урок 1: что такое воздух

Итак, атмосферный воздух – это смесь газов, о чем уже было сказано выше. Однако это не полное определение, чтобы расширить его, обратимся к истории. В 1754 году шотландский физик и химик Джозеф Блэк в процессе нагревания белой магнезии обнаружил выделение «связанного воздуха», а именно это был столь популярный в нашем блоге 🙂 углекислый газ в воздухе. Получив СО2, мистер Блэк сделал еще одно очень важное открытие – состав воздуха, до этого считавшегося одним веществом, неоднороден.

Кстати, Джозеф Блэк изначально увлекался только гуманитарными науками, в частности философией. И если бы не твердая рука его отца и настоятельные рекомендации перейти к физике и химии, открытия могло бы и не быть.

Джозеф Блэк фактически показал дорогу другим ученым, которые друг за другом стали все больше расшифровывать состав атмосферы, вычислять кислород в воздухе и другие газы. А затем и сформировалось то самое определение, которое сегодня звучит так: воздух – это смесь газов, образующая атмосферу Земли. Основная функция воздуха – делать планету пригодной для дыхания и существования живых организмов. Для него создан федеральный закон Российской Федерации «Об охране атмосферного воздуха», а также атмосфера является источником инертных газов, которые добываются из воздуха путем сжижения. Итак, из каких газов состоит воздух?

Урок 2: Какие газы входят в состав воздуха

Оговоримся сразу, азот в воздухе занимает большую часть, однако и химический состав оставшейся доли весьма интересен и разнообразен. Если коротко, то список основных элементов выглядит следующим образом.

Однако дадим и небольшие пояснения по функциям этих химических элементов.

1. Азот

Содержание азота в воздухе – 78% по объему и 75% по массе, то есть этот элемент доминирует в атмосфере, имеет звание одного из самых распространенных на Земле, и, кроме того, содержится и за пределами зоны обитания человека – на Уране, Нептуне и в межзвездных пространствах. Итак, сколько азота в воздухе, мы уже разобрались, остался вопрос о его функции. Азот необходим для существования живых существ, он входит в состав:

  • белков;
  • аминокислот;
  • нуклеиновых кислот;
  • хлорофилла;
  • гемоглобина и др.

В среднем около 2% живой клетки составляют как раз атомы азота, что объясняет, зачем столько азота в воздухе в процентах объема и массы. Азот также является одним из инертных газов, добываемых из атмосферного воздуха. Из него синтезируют аммиак, используют для охлаждения и в других целях.

2.

Кислород

Содержание кислорода в воздухе – один из самых популярных вопросов. Сохраняя интригу, отвлечемся на один забавный факт: кислород открыли дважды – в 1771 и 1774 годах, однако из-за разницы в публикациях открытия, почести открытия элемента достались английскому химику Джозефу Пристли, который фактически выделил кислород вторым. Итак, доля кислорода в воздухе колеблется около 21% по объему и 23% по массе. Вместе с азотом эти два газа образуют 99% всего земного воздуха. Однако процент кислорода в воздухе меньше, чем азота, и при этом мы не испытываем проблем с дыханием. Дело в том, что количество кислорода в воздухе оптимально рассчитано именно для нормального дыхания, в чистом виде этот газ действует на организм подобно яду, приводит к затруднениям в работе нервной системы, сбоям дыхания и кровообращения. При этом недостаток кислорода также негативно сказывается на здоровье, вызывая кислородное голодание и все связанные с ним неприятные симптомы. Поэтому сколько кислорода в воздухе содержится, столько и нужно для здорового полноценного дыхания.

3. Аргон

Аргон в воздухе занимает третье место, он не имеет запаха, цвета и вкуса. Значимой биологической роли этого газа не выявлено, однако он обладает наркотическим эффектом и даже считается допингом. Добытый из атмосферы аргон используют в промышленности, медицине, для создания искусственной атмосферы, химического синтеза, пожаротушения, создания лазеров и пр.

4. Углекислый газ

Углекислый газ составляет атмосферу Венеры и Марса, его процент в земном воздухе куда ниже. При этом огромное количество углекислоты содержится в океане, он регулярно поставляется всеми дышащими организмами, выбрасывается за счет работы промышленности. В жизни человека углекислый газ используется в пожаротушении, пищевой промышленности как газ и как пищевая добавка Е290 – консервант и разрыхлитель. В твердом виде углекислота – один из самых известных хладагентов «сухой лед».

5. Неон

Тот самый загадочный свет дискотечных фонарей, яркие вывески и современные фары используют пятый по распространенности химический элемент, который также вдыхает человек – неон. Как и многие инертные газы, неон оказывает на человека наркотическое действие при определенном давлении, однако именно этот газ используют в подготовке водолазов и других людей, работающих при повышенном давлении. Также неоново-гелиевые смеси используются в медицине при расстройствах дыхания, сам неон используют для охлаждения, в производстве сигнальных огней и тех самых неоновых ламп. Однако, вопреки стереотипу, неоновый свет не синий, а красный. Все остальные цвета дают лампы с другими газами.

6. Метан

Метан и воздух имеют очень древнюю историю: в первичной атмосфере, еще до появления человека, метан был в куда большем количестве. Сейчас этот газ, добываемый и используемый как топливо и сырье в производстве, не так широко распространен в атмосфере, но по-прежнему выделяется из Земли. Современные исследования устанавливают роль метана в дыхании и жизнедеятельности организма человека, однако авторитетных данных на этот счет пока нет.

7.

Гелий

Посмотрев, сколько гелия в воздухе, любой поймет, что этот газ не относится к числу первостепенных по важности. Действительно, сложно определить биологическое значение этого газа. Не считая забавного искажения голоса при вдыхании гелия из шарика 🙂 Однако гелий широко применяется в промышленности: в металлургии, пищевой промышленности, для наполнения воздухоплавающих судов и метеорологических зондов, в лазерах, ядерных реакторах и т.д.

8. Криптон

Речь не идет о родине Супермена 🙂 Криптон – инертный газ, который в три раза тяжелее воздуха, химически инертен, добывается из воздуха, используется в лампах накаливания, лазерах и все еще активно изучается. Из интересных свойств криптона стоит отметить, что при давлении в 3,5 атмосферы он оказывает наркотический эффект на человека, а при 6 атмосферах приобретает резкий запах.

9. Водород

Водород в воздухе занимает 0,00005% по объему и 0,00008% по массе, но при этом именно он – самый распространенный элемент во Вселенной. О его истории, производстве и применении вполне можно написать отдельную статью, поэтому сейчас ограничимся небольшим списком отраслей: химическая, топливная, пищевая промышленности, авиация, метеорология, электроэнергетика.

10. Ксенон

Последний в составе воздуха, изначально и вовсе считавшийся только примесью к криптону. Его название переводится как «чужой», а процент содержания и на Земле, и за ее пределами минимальный, что обусловило его высокую стоимость. Сейчас без ксенона не обходятся: производство мощных и импульсных источников света, диагностика и наркоз в медицине, двигатели космических аппаратов, ракетное топливо. Кроме того, при вдыхании ксенон значительно понижает голос (обратный эффект гелию), а с недавнего времени вдыхание этого газа причислено к списку допингов.

Урок 3: Физические свойства воздуха

Как и у всякой смеси веществ, сегодня можно установить физические свойства воздуха.

Каким бы ни был состав воздуха, необходимо стараться исключать из него «химические добавки» от деятельности промышленности и по возможности вдыхать только чистый, свежий, и даже подогретый качественным бризером воздух в городе или первозданный – на природе. В любом случае, воздух – один из самых известных и малопонятных для не специалиста коктейлей, который необходим для жизни. На протяжении всей своей истории человечество неоднократно романтизировало образ воздушной стихии, превознося ее способность проникать сквозь границы и легкость, называя воздух символом свободы.

Дышите чистым и свободным от загрязнений воздухом и будьте здоровы!

Атмосферный воздух как объект природной среды и правовые основы её охраны – Межгосударственная комиссия по устойчивому развитию

Атмосферный  воздух как объект природной

среды и правовые основы её охраны

Воздух – естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода – 98-99 % в сумме, а также углекислого газа, воды, водорода и пр.) образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования подавляющего числа наземных живых организмов: кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыханияпоступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха, используя метод сжижения, добывают инертные газы. В соответствии с Законом РТ «Об охране атмосферного воздуха» под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений».  В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество.

Состав воздуха:

Вещество

Обозначение По объёму, %

По массе, %

Азот

N2

78,084

75,50

Кислород

O2

20,9476

23,15

Неон

Ne

0,001818

0,0014

Аргон

Ar

0,934

1,292

Метан

CH4

0,0002

0,000084

Гелий

He

0,000524

0,000073

Криптон

Kr

0,000114

0,003

Водород

H2

0,00005

0,00008

Углекислый газ

CO2

0,0314

0,046

Ксенон

Xe

0,0000087

0,00004

 

Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа. Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C – уже 10 граммов. Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа. Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C- уже 10 граммов.

Немецкий мыслитель Фридрих Вильгельм Ницше писал о воздухе, что это наивысшая и самая тонкая из материй. Из воздуха соткана свобода человека. Поэтому символ воздуха в первую очередь это символ свободы. Это свобода, для которой нет никаких преград, ведь воздух нельзя ограничить, нельзя поймать и придать ему форму.

Среди постоянных примесей природного происхождения необходимо также указать на некоторые газообразные продукты, образующиеся в результате как химических, так и биологических процессов.

Среди них заслуживает специального упоминания аммиак, содержание которого вдали от населенных мест равняется 0,003 – 0,005 мг/м3, метан, уровень которого в среднем 0,0002%, окислы азота, концентрация которых в атмосфере достигает примерно 0,0015 мг/м3, сероводород и др.

Кроме газообразных и парообразных примесей, в воздухе, как правило, содержится пыль космического происхождения, выпадающая на земную поверхность в течение года в количестве 0,00007 т/км2, а также пылевые частицы, поступающие при извержении вулканов.

Однако наибольшее значение для естественного загрязнения тропосферы имеет так называемая наземная пыль (почвенная, растительная, дым лесных пожаров), которой особенно много в континентальных воздушных массах из пустынь Африки и Центральной Азии. Таким образом, идеально чистая воздушная среда является в действительности только теоретически существующим понятием.

При этом естественное изменение состава атмосферы обычно играет весьма небольшую роль по сравнению с возможными последствиями его искусственного нарушения. Это нарушение, преимущественно связанное с производственной деятельностью населения, устройствами для бытового обслуживания и транспортом, в состоянии приводить даже к денатурации воздушной среды, т. е. к выраженным отличиям ее свойств и состава от соответствующих показателей природной атмосферы.

Динамическое равновесие, существовавшее в природе в отношении выделения и поглощения кислорода, углекислоты и азота, постепенно нарушалось по мере развития индустриальной деятельности человечества.

В результате основной состав воздуха стал подвергаться, казалось бы, незначительным и медленным, но тем не менее необратимым изменениям. Так, подсчитано, что за последние 50 лет было использовано кислорода примерно столько же, сколько за предшествующий миллион лет, а именно 0,02% от его запаса в атмосфере.

В дальнейшем расход этого животворного газа, очевидно, будет превышать 10 млрд. т в год.

Вместе с тем соответственно повышается и выброс в воздушную оболочку земного шара двуокиси углерода, достигший 360 млрд. т за последние 100 лет. Некоторому уменьшению может подвергнуться и абсолютная масса атмосферного азота, который все больше используется в промышленности для получения различных химических продуктов, главным образом удобрений.

Достаточно сказать, что его потребление за 1970 – 1971 гг. достигло почти 40 млн.т. Для того чтобы представить себе возможные последствия указанных изменений состава воздушной среды необходимо хотя бы вкратце остановиться на биологической роли важнейших ее ингредиентов.

Атмосферный воздух как объект правовой охраны

Атмосферный воздух представляет собой эле­мент окружающей природной среды, жизненно важный для биологических организмов, включая людей, который служит защитой от космических излучений, поддерживает определенный тепло­вой баланс на планете, определяет климат и т.

д. Наряду с экологическими функциями атмосфер­ный воздух выполняет важнейшие экономичес­кие функции, так как выступает незаменимым элементом производственных процессов, энер­гетической, транспортной и другой деятельности человека.

Интенсивное развитие промышленности, рост городов, увеличение количества транспорт­ных средств, активное освоение околоземного пространства приводят к изменению газового со­става атмосферы, накоплению различных видов загрязнений (пылевого, химического, электро­магнитного, радиационного, шумового и др.), разрушению озонового слоя атмосферы, нару­шению ее естественного баланса. Все это наносит ощутимый вред экономике, здоровью людей, природной среде и вызывает необходимость регулирования антропогенного воздействия на атмосферный воздух.

Правовое регулирование отношений в сфере охраны атмосферного воздуха осуществляет­ся Законами Республики Таджикистан «Об охране атмо­сферного воздуха»,  «Об ох­ране окружающей природной среды», а также рядом подзаконных ак­тов – Положениями о государственном контроле за охраной атмосферного воздуха, о государственном учете вредного воздействия на атмосферный воздух, о Межведомственной комиссии по охране озонового слоя и др. Республика Таджикистан является участником нескольких международных согла­шений по вопросам охраны атмосферы, например, Международной Вен­ской конвенции об охране озонового слоя, Конвенции ООН об изменении климата, Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Важные положения об охране атмосферного воздуха содержатся в нор­мативных актах, регулирующих использование и охрану земель, лесов, вод, недр и других природных ресурсов, а также в уголовном, административном, гражданском и иных отраслях законодательства.

В силу своих естественных свойств атмосферный воздух в настоящее время не рассматривается в качестве объекта присвоения, поэтому отноше­ния собственности по поводу атмосферного воздуха, а также процесс его экономического использования не регулируется законодательством. Эколо­гическое право обеспечивает лишь его охрану от вредных воздействий.

Правовая охрана атмосферного воздуха представляет собой систему за­крепленных законом мер, направленных на сохранение в чистоте и улучше­ние состояния атмосферного воздуха, предотвращение и снижение вредных химических, физических, биологических и других воздействий на атмосфе­ру, вызывающих неблагоприятные последствия для населения, народного хозяйства, растительного и животного мира.

Содержание правовой охраны атмосферного воздуха составляет ком­плекс мер, основными среди которых являются учет, контроль, установле­ние нормативов в сфере охраны атмосферного воздуха, обеспечение выпол­нения экологических требований источниками вредного воздействия на атмосферный воздух, а также организация территории населенных пунктов, промышленных зон с учетом норм и правил охраны атмосферного воздуха.

Основой для регулирования охраны атмосферного воздуха является пре­дусмотренный законом государственный учет видов и количества (размеров) вредного воздействия на атмосферу, а также объектов, оказывающих такое воздействие (ст. 27-28 Закона РТ «Об охране атмосферного воздуха).

 

Ведущий специалист

Отдела контроля за

использованием и охраной

атмосферного воздуха                               Шерали  Муртазоев

http://www. hifzitabiat.tj/index.php?option=com_content&view=article&id=339&catid=1&Itemid=85&lang=ru

Атмосферный воздух как объект природной среды и правовые основы её охраны

 Атмосфера Земли состоит на 99,9% из воздуха, водяного пара, природных (действие вулканов) и промышленных газов, твердых частиц. В результате природных факторов Земли и процессов жизнедеятельности человека, состав атмосферы в том или ином регионе планеты может подвергаться незначительным изменениям. Одной из главных составных частей атмосферы является воздух. Воздух представляет собой смесь газов, основными компонентами которого являются: Азот (N2) – 78%; Кислород (О2) – 21%; Углекислый газ (СО2) – 0,03%; Инертные газы и другие вещества – до 1%. В воздухе также присутствуют в незначительном количестве водород, оксид азота, озон, сероводород, водяной пар, инертные газы: аргон, неон, гелий, аргон, криптон, ксенон, радон, а также пыль и микроорганизмы.

Общая информация о физиологии дыхания человека

Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система человека.

Транспорт газов и других необходимых организму веществ обеспечивается с помощью кровеносной системы.

Обмен О2 и CO2 между организмом и окружающей средой осуществляется благодаря ряду последовательных процессов:

  1. Легочная вентиляция – обмен газами между окружающей средой и легкими.

  2. Легочное дыхание – обмен газами между альвеолами легких и кровью.

  3. Внутреннее (тканевое) дыхание – обмен газами между кровью и тканями тела.

Дыхательная система – совокупность органов и тканей, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание. Дыхательная система состоит из воздухоносных путей и собственно легких.

Воздухоносные пути включают в себя:


Воздух вдыхает человек, он попадает в нос и носовую полость. В носовой полости находятся обонятельные рецепторы, с помощью которых мы различаем запахи. Также в носовой полости есть волосы, предназначенное для задержки частиц пыли, поступающего вместе с воздухом из атмосферы.

Воздух, проходя через нос и носовую полость попадает в носоглотку. Носоглотка покрыта слизистой оболочкой, обогащенной кровеносными сосудами, благодаря чему осуществляется нагрев и увлажнение воздуха.

Трахея начинается у нижнего конца гортани и спускается в грудную полость где делится на левую и правую бронхи. Входя в легкие бронхи постепенно делятся на все более мелкие трубки – бронхиолы, маленькие из которых и является последним элементом воздухоносных путей.

Наименьший структурный элемент легкого – долька, которая состоит из конечной бронхиолы и альвеолярного мешочка. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешочка образуют альвеолы.

Легкие (легочные дольки) состоят: конечные бронхиолы; альвеолярные мешочки; легочные артерии; капилляры; вены легочного круга кровообращения.


Воздух, проходя через бронхи и бронхиолы, заполняет большое количество альвеол – легочных пузырьков, в которых осуществляется газообмен между кровью и альвеолярным воздухом. Стенки альвеол состоят из тонкой пленки, которая вмещает большое количество эластичных волокон.

С помощью которых альвеолярные стенки могут расширяться, тем самым увеличивать объем альвеол. Диаметр каждой альвеолы составляет около 0,2 мм. А площадь ее поверхности около 0,125 мм. В легких взрослого человека около 700 млн. альвеол. То есть, общая площадь их поверхности составляет около 90 м2.

Таким образом, дыхательная поверхность в 60-70 раз превышает поверхность кожного покрова человека. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и дыхательная поверхность достигает 250 м2, превышая поверхность тела более чем в 125 раз.

Процесс газообмена при дыхании

Сущность процесса газообмена заключается в переходе кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь, которая циркулирует по легочных капиллярах (поглощение кислорода), и в переходе углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух (выделение углекислого газа).

Этот обмен проходит через тонкие стенки легочных капилляров по законам диффузии, вследствие разности парциальных давлений газов в альвеолах и крови.

Обогащенная кислородом кровь из легких разносится по всей кровеносной системе, отдавая для обогащения тканям кислород и забирая от них углекислый газ. Кислород, поступающий в кровь, доставляется во все клетки организма. В клетках происходят важные для жизни окислительные процессы. Отдавая кислород клеткам, кровь захватывает углекислоту и доставляет их в альвеолы. Этот процесс и является внутренним, или тканевым дыханием.

Основные параметры процесса дыхания

Основным параметрами, характеризующими процесс дыхания человека, являются:

  1. жизненная емкость легких;

  2. мертвое пространство органов дыхания;

  3. частота дыхания;

  4. легочная вентиляция;

  5. доза потребления кислорода.

Жизненная емкость легких – это максимальное количество воздуха (л), которую может вдохнуть человек после максимально глубокого выдоха. Этот показатель измеряется прибором, который называется спирометр. Нормальная жизненная емкость легких взрослого человека – примерно 3,5 л.

У тренированного человека, занимающегося спортом, жизненная емкость легких составляет 4,7-5 л.

Общий объем легких человека состоит из жизненной емкости и остаточного объема. Остаточный объем, это количество воздуха, который всегда остается в легких человека после максимального выдоха. Этот объем составляет 1,5 л и его человек никогда не может удалить из органов дыхания.


Как видно из диаграммы, после спокойного вдоха в легких человека находится 3,5 л воздуха, а после спокойного выдоха остается только 3 л воздуха. Таким образом, при дыхании в спокойном состоянии человек использует при каждом вдохе только 0,5 л воздуха, называется дыхательным.

После спокойного вдоха, при желании, человек может продлить вдох и дополнительно вдохнуть еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется дополнительным. После спокойного выдоха человек также может дополнительно выдохнуть из легких еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется запасным или резервным.

Таким образом, жизненная емкость легких состоит из суммы дыхательного, дополнительного и запасного объемов воздуха.

При конструировании изолирующих аппаратов с замкнутым циклом дыхания, в которых используются емкости для приготовления и хранения дыхательной смеси (дыхательные мешки), необходимо учитывать, что их объем должен быть не менее максимальную жизненную емкость легких человека. Поэтому в современных изолирующих аппаратах используются дыхательные мешки, которые имеют объем 4,5-5 л, из расчета, что в них могут работать хорошо физически развитые люди.

Во время выдоха не весь выдыхаемый воздух выходит из организма человека в окружающею среду. Часть воздуха остается в носовой полости, гортани, трахее и бронхах. Эта часть воздуха не участвует в процессе газообмена, и пространство, которое она занимает, называется мертвым пространством.

Воздух, находящийся в мертвом пространстве, содержит малую концентрацию кислорода и насыщенный углекислым газом. При вдохе, воздух мертвого пространства, вместе с воздухом вдыхаемого, попадает в легкие человека, вредно влияет на процесс дыхания. Поэтому мертвое пространство еще иногда называют вредным пространством. Объем мертвого пространства у взрослого человека составляет примерно 140 мл.

Каждый изолирующий аппарат также имеет своё мертвое пространство, которое в общем прилагается к мертвому пространству органов дыхания человека. Мертвое пространство изолирующих аппаратов содержат маска и дыхательные шланги. Пространство между маской и лицом спасателя (органов дыхания) называется подмасочным пространством, оно также является мертвым пространством.

Легочная вентиляция (л/мин.) – Количество воздуха, вдыхаемого человеком за одну минуту.

Частота дыхания – это количество циклов (вдох-выдох), происходящих за одну минуту. Частота дыхания является не постоянной величиной и зависит от многих факторов.

Частота дыхания в зависимости от возраста человека

В зависимости от возраста человека, частота дыхания меняется и составляет:

у только что родившихся – 60 вдохов / мин.

у годовалых младенцев – 50 вдохов / мин.

у пятилетних детей – 25 вдохов / мин.

у 15–летних подростков – 12-18 вдохов / мин.

С возрастом человека, частота дыхания значительно не изменяется. Однако следует отметить, что у физически хорошо развитого человека частота дыхания уменьшается до 6-8 вдохов / мин.

При выполнении работы с физической нагрузкой, ускоряются физико-химические процессы в организме человека и возрастает потребность в большем количестве кислорода. Согласно этому, увеличивается частота дыхания, при значительной нагрузке может достигать 40 вдохов в минуту.

Однако следует помнить, что полностью используется жизненный объем легких только при частоте дыхания 15-20 вдохов / мин. При увеличении частоты дыхания возможность использования полной емкости легких уменьшается. Дыхание становится поверхностным.

При частоте дыхания 30 вдохов / мин. , Емкость легких используется только на 2/3, а при 60 вдохов / мин. всего лишь на 1/4. Количество кислорода, поглощаемого человеком из воздуха при дыхании в единицу времени, называется дозой потребления кислорода. Доза потребления кислорода человеком, величина не постоянная и зависит от частоты дыхания и легочной вентиляции.

При увеличении физической нагрузки на организм человека, увеличивается частота дыхания и легочная вентиляция. Соответственно, растет доза потребления кислорода и увеличивается концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Интересным свойством организма является то, что при вдыхании воздуха через нос в организм попадает на 25% больше кислорода, чем при вдыхании через рот.

Материал с сайта fireman.club

физиология дыхание

Разница между кислородом и воздухом | Сравните разницу между похожими терминами — Наука

В ключевое отличие между кислородом и воздухом это то, что кислород — это отдельный газообразный компонент, который существует как часть воздуха, тогда как воздух представляет собой смесь нескольких газов.

Воздух или атмосфера являются основными компонентами Земли, кроме воды (гидросферы) и почвы (литосферы). Четыре с половиной миллиарда лет назад, когда Земля формировалась, атмосфера состояла только из таких газов, как водород, азот, диоксид углерода, водяной пар, сероводород, аммиак и метан. В атмосфере не было кислорода. Первые живые организмы возникли около 3,5 миллиардов лет назад, и они не зависели от кислорода для производства энергии. Позже эволюционировали фотосинтезирующие организмы, и они начали выделять кислород в атмосферу как побочный продукт фотосинтеза. В результате увеличения содержания кислорода в атмосфере организмы адаптировались к использованию кислорода.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое кислород
3. Что такое воздух
4. Параллельное сравнение — кислород и воздух в табличной форме
5. Резюме


Что такое кислород?

Кислород — это элемент с атомным номером 8, который присутствует в группе 16 Периодической таблицы. В нем три изотопа, 16О, 17О, 18О. Среди этих 16О — наиболее стабильный и распространенный изотоп. Кроме того, у атома кислорода восемь электронов, и он может получить еще два электрона от другого атома, чтобы сформировать -2 заряженный анион. В качестве альтернативы два атома кислорода могут совместно использовать четыре электрона, образуя двухатомную молекулу (O2), чтобы быть стабильным. Мы называем это газообразным кислородом, как общий термин, потому что эта молекула существует в газообразном состоянии при стандартной температуре и давлении. Молекулярная масса O2 32 г моль-1.

Точно так же мы называем трехатомную форму кислорода озоном, который является еще одной распространенной формой кислорода. Молекулярный кислород — это бесцветный газ без запаха. В земной атмосфере около 21% кислорода. Он плохо растворяется в воде и немного тяжелее воздуха. Кислород реагирует со всеми элементами с образованием оксидов, кроме инертных газов. Следовательно, это хороший окислитель. Однако этот газ необходим для дыхания живых организмов, а также для горения. Кислород используется в больницах, сварке и во многих других отраслях промышленности.


Что такое воздух?

Воздух — это совокупность различных газов в разных количествах, водяного пара и твердых частиц. Азот (78%), кислород (21%), аргон (0,9%) и углекислый газ (0,03%) составляют до 99,99% воздуха. Другие газы, такие как неон, гелий, криптон, диоксид серы, водород, метан и аммиак, присутствуют только в незначительных концентрациях и поэтому известны как следовые газы. Воздух важен для климатических условий, а также для поглощения вредной солнечной энергии, распространения звуковых волн и т. Д. Более того, в зависимости от состава воздуха он может иметь цвет или запах, но, естественно, воздух бесцветен и не имеет запаха. Если твердых частиц больше, например, там, где выделяется заводской дым, воздух может иметь темный цвет и иметь запах химикатов.

Загрязнение воздуха — это ухудшение качества воздуха из-за выделения веществ или энергии в таких количествах, которые препятствуют плавному / сбалансированному функционированию естественных процессов и вызывают нежелательные последствия для окружающей среды и здоровья. В основном к загрязнителям воздуха относятся диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды, твердые частицы, CFC, диоксид углерода и озон. Эти вещества выделяются в результате деятельности человека, что привело к некоторым глобальным проблемам.


В чем разница между кислородом и воздухом?

Воздух — это смесь газов в атмосфере. кислород является важным компонентом воздуха. Следовательно, ключевое различие между кислородом и воздухом состоит в том, что кислород — это отдельный газообразный компонент, который существует как часть воздуха, тогда как воздух представляет собой смесь нескольких газов. Кроме того, молекулярный кислород содержит молекулы двухатомного кислорода, а воздух состоит из смеси азота, кислорода, аргона и углекислого газа, а также некоторых других микроэлементов. Короче говоря, кислород важен в больницах, сварке и во многих других отраслях промышленности, тогда как воздух важен для климатических условий, а также для поглощения вредной солнечной энергии, распространения звуковых волн и т. Д.

Резюме — кислород против воздуха

Мы изучаем воздух в химии атмосферы, основной отрасли химии. Соответственно, кислород является важным компонентом воздуха, который нам необходим для поддержания жизни на Земле. Ключевое различие между кислородом и воздухом состоит в том, что кислород — это отдельный газообразный компонент, который существует как часть воздуха, тогда как воздух представляет собой смесь нескольких газов.

Области применения кислорода | Omega Air

Кислород присутствует в воздухе с концентрацией около 21%. Кислород в атмосферных условиях всегда присутствует в газовой фазе без запаха, цвета или вкуса. Это высокореактивное вещество, реагирующее практически со всеми элементами, кроме инертных газов. Кислород используется в различных областях: медицина, фармацевтика, аквакультура, подаваемый газ для генераторов озона, выдувание стекла, снижение NOx для топливных горелок, выщелачивание кислорода и сварка.

Получение газообразного кислорода
Газообразный кислород можно получить либо путем разделения воздуха методом адсорбции (КЦА), либо путем фракционной перегонки сжиженного воздуха криогенными методами. КЦА может производить кислород различной степени чистоты. Наиболее востребованная чистота кислорода, производимого КЦА, составляет от 90% до 95%. Чем ниже чистота, тем ниже стоимость производства кислорода.

Некоторые примеры применения кислорода:

Медицинское применение (чистота 95%)
Основное преимущество производства кислорода на месте — защита от недостатка подачи кислорода. Другой положительный момент — это снижение затрат. В связи с текущей ситуацией, мировой спрос на генераторы кислорода в медицине быстро растет.

Рыбные хозяйства (чистота от 90% до 93%)
Рыбам необходим точный уровень кислорода в воде для оптимального роста, поэтому необходимо правильно дозировать чистый кислород, чтобы обеспечить более быстрый рост, меньше болезней и стресса для поддержания высокого качества. Чистый кислород необходим в современном рыбоводстве.

Водоподготовка (чистота от 90% до 95%)
Чистый кислород используется в производстве озона. Озон очень полезен в самых разных повседневных ситуациях, от удаления запахов до обеспечения чистой качественной питьевой воды из-под крана. Чистая вода — фундаментальная потребность человека. Будь то для приготовления пищи или гигиены, каждому человеку нужна безопасная вода. Получить чистую воду становится все труднее, поскольку потребление воды в мире продолжает расти. Впрыскивая кислород в вашу систему водоснабжения, вы можете повысить эффективность удаления загрязняющих веществ и примесей из вашей системы водоснабжения.

Производство металлов (чистота до 95%)
Кислород значительно увеличивает переработку золота и поток руды, снижая стоимость цианида и количества отходов. Сталелитейная промышленность является крупнейшим потребителем кислорода. Промышленные генераторы кислорода также используются при производстве других металлов, таких как медь и свинец. Производство кислорода непосредственно на месте с использованием генераторов кислорода — это эффективный, экономичный и безопасный способ обеспечить такое снабжение.

Производство стекла (чистота 95%)
Более высокое качество продукции может быть достигнуто за счет добавления кислорода при плавлении стекла. Повышается эффективность плавильной печи, повышается температура пламени, уменьшается количество азотсодержащих загрязнителей и снижаются затраты на энергию.

Заявка

Omega Air d.o.o. Ljubljana
Cesta Dolomitskega odreda 10
1000 Ljubljana
Slovenia

Знакомство со сжатым воздухом | CompAir

Где используется сжатый воздух?


Сжатый воздух используется в качестве источника энергии и в качестве рабочего воздуха.

В качестве источника энергии сжатый воздух часто применяется для приведения в действие пневматического оборудования, такого как дрели, молотки, гаечные ключи и шлифовальные станки.

Рабочий воздух — это воздух, который непосредственно соприкасается с продуктом. По этой причине он должен быть чистым, сухим и свободным от примесей. Чтобы обеспечить выполнение этих стандартов, многие делают свой выбор в пользу бессмазочных компрессоров или средств, которые помогают очистить и осушить сжатый воздух.

В число основных отраслей, где используется сжатый воздух, входят:

Химическая промышленность
Производители химических веществ хотят обеспечить качество выпускаемой продукции. Из-за нестабильной природы химических веществ, важно, чтобы используемый сжатый воздух был чистым и не содержал масла. В этой отрасли он используется для перемещения материалов, создания воздушных завес и сушки продуктов.

Автомобилестроение
Сжатый воздух играет незаменимую роль в производстве автомобилей. От сборки с помощью роботов с пневматическим приводом до нанесения финишных слоев краски с помощью распылителей, работающих на сжатом воздухе, производство высококачественных автомобилей полностью зависит от компрессоров.

Промышленность
Сжатый воздух широко используется в промышленности, в том числе в строительно-монтажных работах, ремонтно-механических работах, заводском производстве, производственных линиях и множестве промышленных процессов.

Пищевая &промышленность
Поскольку продукты питания и напитки должны быть пригодны для употребления человеком, соприкасающийся с ними рабочий воздух должен отвечать строгим требованиям стандартов по охране здоровья и безопасности. Наиболее часто в этой отрасли сжатый воздух используется в пневматических ножах, для перемещения продуктов, в фасовочных машинах, для упаковки и в гидравлических насосах.

Фармацевтическая промышленность
Фармацевтические компании зависят от сжатого воздуха, используемого в качестве технического воздуха для очистки, аэрации и перемещения продуктов, а также для упаковки лекарственных средств. Поскольку фармацевтическая промышленность действует в условиях высоких стандартов охраны здоровья и безопасности, необходимо постоянно поддерживать стерильность окружающей среды. Сжатый воздух, используемый в этой отрасли, должен быть абсолютно чистым и не содержащим примесей.

Бессмазочные компрессоры являются преобладающим видом компрессоров, используемых в здравоохранении, фармацевтической и пищевой промышленности.

История воздуха | Наука

Офиакодоны Дуг Хендерсон

Земная атмосфера состоит из большого количества азота (78 процентов), небольшого количества кислорода (21 процент), небольшого количества аргона (0,93 процента), небольшого количества двуокиси углерода (0,038 процента) и следовых количеств других веществ. газы. Но так было не всегда. Состав газов в атмосфере может меняться (и меняется сейчас, когда мы сжигаем ископаемое топливо), и летопись окаменелостей показывает, как такая обманчиво простая вещь, как воздух, может влиять на историю жизни.

Если бы вы посетили территорию современной Северной Америки 300 миллионов лет назад, ближе к концу каменноугольного периода, вас бы встретила очень незнакомая сцена. В ландшафте преобладали обширные болота, заполненные огромными ликоподами (родственниками плаунов, которые вырастали до размеров деревьев), земноводными позвоночными почти до 20 футов в длину и огромными членистоногими. Меганевра, родственница стрекозы с размахом крыльев более двух футов, жужжала в воздухе над гигантской Arthropleura , многоножкой длиной девять футов.Ни до, ни после этого наземные беспозвоночные не вырастали до таких огромных размеров.

Спусковым крючком для этого безудержного гигантизма была своеобразная, недавно эволюционировавшая характеристика растений, которая повышала уровень кислорода до 35 процентов атмосферы в позднем карбоне. Пышные экваториальные леса производили значительное количество кислорода в качестве побочного продукта фотосинтеза, но одного этого было недостаточно, чтобы довести атмосферный кислород до такого высокого уровня. Причиной стало химическое соединение лигнин, которое растения используют для самосохранения.Бактерии того времени были настолько неэффективны в расщеплении лигнина в мертвых растениях, что оставили после себя огромное количество богатого углеродом растительного материала, который был изолирован в болотах (и в конечном итоге превратился в богатые залежи угля, давшие название каменноугольному периоду). . Бактерии используют кислород, когда они разрушают богатый углеродом материал, но лигнин предотвращал этот процесс, пока бактерии не развили способность разлагать соединение. Эта биологическая причуда вызвала резкий скачок уровня кислорода.

Избыток кислорода позволил амфибиям, которые поглощают часть газа через кожу, дышать более эффективно и расти до больших размеров.Членистоногие дышат по-другому: у них есть сеть ветвящихся трубочек, называемых трахеями, которые соединяют небольшие отверстия в экзоскелете беспозвоночного с его клетками, и кислород просачивается через тело через эту систему. В богатой кислородом атмосфере через эту разветвленную сеть могло распространяться больше кислорода, и это открыло эволюционные пути, позволившие членистоногим тоже вырасти до гигантских размеров. Тот факт, что кислород также увеличивал давление воздуха, означал, что крупные летающие насекомые того времени получали большую подъемную силу при каждом взмахе крыльев, что позволяло летающим членистоногим достигать размеров, структурно невозможных для их современных родственников. .

В то время как гигантские членистоногие ползали и жужжали, первые амниоты — ящероподобные позвоночные, которые разорвали связь с водой из-за своей способности размножаться с помощью яиц в скорлупе, — также диверсифицировались. В течение следующей главы земной истории, пермского периода (около 299–251 млн лет назад), эти ранние родственники динозавров и млекопитающих дали начало целому ряду новых форм, включая родственников ранних млекопитающих (все вместе известных как синапсиды). особенно, завоевание экологического господства. Впервые наземные экосистемы поддерживали взаимосвязанную сеть хищников и травоядных разного размера, и примерно 250 миллионов лет назад на земном шаре насчитывалось примерно 40 различных семейств наземных позвоночных. Но в конце периода почти все это разнообразие было уничтожено величайшей природной катастрофой, которую когда-либо знала эта планета.

На заре палеонтологии естествоиспытатели обозначили границы в геологической истории внезапным массовым исчезновением некоторых видов из летописи окаменелостей, за которым последовало появление новой, отличной фауны.В то время они этого не осознавали, но то, что они делали, отмечало массовые вымирания, а то, которое закончило пермский период, было, пожалуй, худшим в истории Земли. Было уничтожено до 95 процентов всех известных морских существ, как и 70 процентов наземных животных. Палеонтолог Бристольского университета Майкл Бентон назвал это событие «когда жизнь почти умерла».

Однако выявление события массового вымирания не равнозначно его объяснению, а катастрофа в конце пермского периода, возможно, является самой загадочной тайной убийства всех времен. Ученые предложили список возможных триггеров вымирания, включая глобальное похолодание, бомбардировку космическими лучами, смещение континентов и столкновения с астероидами, но главным подозреваемым многих палеонтологов сейчас являются интенсивные извержения Сибирских траппов, вулканов, которые покрыли почти 800 000 квадратных миль. того, что сейчас Россия с лавой.

Земля в конце пермского периода была намного теплее, чем сегодня. Атмосфера была относительно богата углекислым газом, который питал тепличный мир, в котором почти не было ледников.Извержение сибирских траппов добавило бы в атмосферу огромное количество парниковых газов, что вызвало бы дальнейшее глобальное потепление, повышение кислотности океана и снижение уровня кислорода в атмосфере. Эти резкие изменения в атмосфере и вызванные этим воздействия окружающей среды привели бы к тому, что многие организмы задохнулись бы от недостатка кислорода, в то время как другие погибли бы от избытка углекислого газа в крови или погибли иным образом, потому что они были физиологически неспособны справиться с этими новыми условиями. условия.Там, где когда-то процветали богатые, разнообразные сообщества организмов, вымирание оставило только «кризисные» сообщества нескольких видов, которые размножались на пустующих местообитаниях.

Хотя эти изменения в атмосфере сильно подрезали эволюционное древо 251 миллион лет назад, они не сделали планету навсегда негостеприимной. Жизнь продолжала развиваться, а уровни кислорода, углекислого газа и других газов продолжали колебаться, многократно меняя климат от «тепличного» до «ледяного».

Возможно, сейчас Земля вступает в новую тепличную эру, но уникальность настоящего заключается в том, что люди принимают активное участие в формировании воздуха. Аппетит к ископаемому топливу изменяет атмосферу таким образом, что меняет климат, добавляя в смесь больше углекислого газа и других парниковых газов, и эти колебания могут иметь серьезные последствия как для вымирания, так и для эволюции.

Нынешние условия Земли настолько отличаются от условий поздней перми, что подобная катастрофа маловероятна, но чем больше мы узнаем о древнем климате, тем яснее становится, что внезапные изменения в атмосфере могут быть смертельными. Недавнее исследование, проведенное биогеохимиком Натальей Шаховой из Международного центра арктических исследований, предполагает, что мы, возможно, приближаемся к переломному моменту, когда глобальное потепление может быстро ускорить глобальное потепление, которое уже меняет экосистемы по всему миру. Огромные запасы метана, одного из самых мощных парниковых газов, лежат под вечной мерзлотой на арктическом шельфе Восточной Сибири. Вечная мерзлота действует как замерзший колпак над газом, но Шахова обнаружила, что в этом колпаке есть течь. Ученые не уверены, является ли утечка метана нормальным явлением или недавним продуктом глобального потепления, но если нынешние прогнозы верны, по мере потепления глобального климата уровень моря поднимется и затопит восточно-сибирский арктический шельф, что приведет к таянию вечной мерзлоты и выпустить еще больше газа.По мере накопления парниковых газов планета все ближе приближается к этому и другим возможным переломным моментам, которые могут вызвать быстрые изменения в среде обитания во всем мире.

Возможно, те своеобразные условия, которые позволили гигантским членистоногим летать в воздухе, состоящем на 35 процентов из кислорода, никогда не повторятся, и мы можем надеяться, что Земля не повторит катастрофу в конце пермского периода, а в содействии тепличному климату наш вид активно меняет историю жизни на Земле.То, как эти изменения повлияют на нас, а также на биоразнообразие остального мира, в конечном итоге будет отражено в постоянно расширяющейся летописи окаменелостей.

Вымирание Окаменелости

Рекомендуемые видео

Земля без кислорода? Планета, которая когда-то была

Кислород составляет около одной пятой объема земной атмосферы сегодня и является центральным элементом жизни, какой мы ее знаем.

Но так было не всегда. Кислород, хотя он всегда присутствует в соединениях недр Земли, атмосферы и океанов, начал накапливаться в атмосфере в виде газообразного кислорода (O2) только в истории планеты. На что была похожа атмосфера до появления кислорода, — это загадка, которую земные ученые только начали собирать воедино.

Земля образовалась немногим более 4,5 миллиардов лет назад из кусочков космического мусора. Жидкие океаны существовали на планете практически с самого начала, хотя, по всей вероятности, они неоднократно испарялись массивными метеоритами, регулярно обрушивавшимися на планету в течение первых 700 миллионов лет ее существования.Все утряслось 3,8 миллиарда лет назад, когда в геологической летописи появились первые горные породы, сформировавшиеся под водой. (Они существуют на территории нынешней юго-западной Гренландии.)

Если на Земле была вода, то должна была быть и атмосфера, а если была атмосфера, то и климат. Из чего состояла ранняя атмосфера Земли? Азот (N2), конечно.Азот составляет основную часть сегодняшней атмосферы и, вероятно, существовал с самого начала. Водяной пар (h3O), возможно, в результате вулканических выбросов. Углекислый газ (CO2), также выделяемый при извержениях вулканов, которых в то время было много. И метан (Ch5), генерируемый внутри Земли и, возможно, производящими метан микробами, которые процветали на морском дне и в нем, как и сегодня.

Углекислый газ, водяной пар и метан сыграли важную роль в последующем развитии Земли.Четыре миллиарда лет назад Солнце было на 30 процентов тусклее и, следовательно, холоднее, чем сегодня. В таких условиях вода на Земле должна была замерзнуть, но это явно не так. Водяной пар, углекислый газ и метан действовали как парниковые газы, улавливая тепло и изолируя раннюю Землю в критический период ее развития.

Кислорода в ранней атмосфере почти не осталось. То, что действительно существовало, вероятно, образовалось, когда солнечное излучение расщепило переносимые по воздуху молекулы воды (h3O) на водород (h3) и кислород (O2). Водород, легкий газ, должен был подняться над атмосферой и медленно исчезнуть в космосе. Оставшийся более тяжелый газообразный кислород быстро вступал в реакцию с атмосферными газами, такими как метан, или с минералами на поверхности Земли, и вытягивался из атмосферы обратно в кору и мантию. Кислород мог начать накапливаться в атмосфере только в том случае, если он производился быстрее, чем удалялся, — другими словами, если его производило еще что-то.

Это что-то было жизнью.Хотя ископаемые свидетельства отрывочны, микробы, производящие метан, могли населять Землю уже 3,8 миллиарда лет назад. 2,7 миллиарда лет назад утвердился новый вид жизни: фотосинтезирующие микробы, называемые цианобактериями, которые были способны использовать энергию Солнца для преобразования углекислого газа и воды в пищу с газообразным кислородом в качестве побочного продукта. Они жили в мелководных морях, защищенных от полного воздействия вредного солнечного излучения. (Чтобы узнать больше об этих организмах и их ископаемых свидетельствах, посмотрите сопровождающее видео «Ранняя ископаемая жизнь. «)

Эти организмы стали настолько многочисленными, что 2,4 миллиарда лет назад свободный кислород, который они производили, начал накапливаться в атмосфере. Эффект был глубоким. Высоко в атмосфере кислород образовывал защитный слой озона (O3), который экранировал разрушительное ультрафиолетовое излучение Солнца и делал поверхность Земли пригодной для жизни.Ближе к земле присутствие пригодного для дыхания кислорода (O2) открыло дверь для эволюции совершенно новых форм жизни. Одним из непреходящих чудес жизни на Земле является то, что, производя кислород, самые ранние организмы создали условия, которые позволили процветать последующим, более сложным формам жизни. (Чтобы узнать больше об этом предмете, прочитайте сопроводительное эссе «Жизнь оставляет след».)

Повышение содержания кислорода происходило медленно, в течение сотен миллионов лет, и не без сбоев. Джей Кауфман, геолог из Мэрилендского университета, указывает на серию ледниковых периодов — по крайней мере, три из них — которые произошли между 2.4 миллиарда и 2,2 миллиарда лет назад, когда началась эра кислорода. Жизнь, как подозревают Кауфман и другие, могла быть частично ответственна за эти периоды похолодания. Пока микробы были заняты выработкой кислорода, они поглощали углекислый газ из атмосферы, возможно, истончая тепловой покров Земли; кислород, который они производили, вступал в реакцию с метаном, уменьшая еще один парниковый газ. Возникший в результате ледниковый период мог, в свою очередь, снизить микробную активность, позволив углекислому газу, испускаемому вулканами, снова накапливаться, а планета снова нагревалась.Этот цикл мог произойти по крайней мере три раза, каждый раз приводя к несколько более высокому уровню атмосферного кислорода. Но, как подчеркивает Кауфман, многое остается неизвестным об этих периодах оледенения, и потребуется работа многих исследователей, чтобы пролить дополнительный свет на эту эпоху.

«Я бы предположил, что связь ледниковых периодов с атмосферной химией является биологической», — говорит Кауфман. «Мы знаем, что биология может влиять на атмосферу. И если биология вытянет парниковые газы из атмосферы, это может привести к ледниковым периодам и увеличению содержания кислорода.

Трудно сказать, почему рост содержания кислорода произошел именно тогда, когда это произошло. Вместо этого ученые работали над тем, чтобы сузить точное время трансформации. «В сегодняшней атмосфере у нас много кислорода», — говорит Кауфман. «В какой-то момент истории Земли количество кислорода было намного меньше. В какой момент это было? Насколько она была меньше, чем сегодня?» Ответить на эти вопросы — одна из многих задач, стоящих перед земными учеными. Как исследователь изучает атмосферу, которой больше не существует?

«Это очень трудоемкий процесс, «, — говорит Кауфман.«Итак, мы делаем маленькие шажки, как, я думаю, должны делать все ученые, и выстраиваем историю. Придем ли мы когда-нибудь к заключению» — станут ли когда-нибудь наши гипотезы теориями — мы не знаем. Мы просто хотим медленно строить историю. история, основанная на хороших эмпирических данных».

Чтобы узнать больше о том, как земные ученые изучают древнюю атмосферу, прочитайте сопроводительное эссе «Следы воздуха».

Как мы дышим? — Scientific American

Ключевые понятия
Биология
Кузов
Легкие
Физика
Давление воздуха

Введение
Мы много дышим — примерно 10 раз в минуту! Вы когда-нибудь задумывались, как процесс дыхания работает так гладко? Наши легкие позволяют нам вдыхать кислород, в котором нуждается наше тело, но они делают гораздо больше.Они также позволяют нам избавиться от углекислого газа, продуктов жизнедеятельности, образующихся в организме, и играют жизненно важную роль в пении, крике и даже хихикании. В этом упражнении вы создадите модель легкого и с ее помощью узнаете, как воздух легко входит и выходит из легких.

Фон
Все клетки нашего тела нуждаются в кислороде для эффективного производства энергии. Однако, когда клетки производят энергию, они производят углекислый газ. Мы получаем кислород, вдыхая свежий воздух, и удаляем углекислый газ из организма, выдыхая спертый воздух.Но как работает дыхательный механизм?

Воздух поступает через наш рот или нос. Затем воздух следует по дыхательному горлу, которое сначала разделяется на два бронха: по одному на каждое легкое. Затем бронхи разделяются на все более мелкие трубки, на концах которых есть крошечные воздушные мешочки, называемые альвеолами. В наших легких миллионы альвеол! Эти мешочки имеют тонкие стенки — настолько тонкие, что кислород и углекислый газ могут проходить через них и попадать в нашу кровь или выходить из нее. Кровь переносит кислород практически ко всем частям тела.Кровь также возвращает углекислый газ обратно в легкие.

Легкие занимают большую часть грудной клетки. 12 пар ребер в нашей грудной клетке защищают легкие и другие органы в грудной полости, такие как наше сердце.

Расслабленное дыхание является рефлекторным; нам не нужно думать, чтобы дышать. Во время этого непринужденного вдоха наша диафрагма — куполообразная мышца между грудной клеткой и брюшной полостью — уплощается. Это расширяет грудную полость и в результате втягивается воздух.Во время выдоха диафрагма расслабляется, и легкие естественным образом втягиваются, а воздух мягко выталкивается наружу.

Мы также можем дышать с большей силой. Когда мы тренируемся, громко поем или иным образом нуждаемся или хотим больше воздуха или кислорода, мы можем приложить усилия, чтобы дышать глубже. Мы используем различные мышцы, чтобы более резко увеличить объем груди. Так же, как и при расслабленном дыхании, расширение грудной клетки втягивает воздух, так что легкие наполняются. Расслабление грудной клетки выталкивает воздух наружу. Мышцы также могут заставить грудную полость сокращаться еще больше, выталкивая еще больше воздуха.Поскольку расширения и сокращения в этом случае больше, больший объем воздуха поступает в легкие и выходит из них, и наше тело получает больший запас кислорода, или у нас больше воздуха для создания звука.

Материалы

  • Одноразовая пустая прозрачная бутылка (10–16 унций жидкости) из твердого пластика (например, бутылка для спортивных напитков)
  • Линейка
  • Два баллона (хорошо подойдут 8-дюймовые шары)
  • Универсальный нож (при использовании ножа используйте помощь взрослых и соблюдайте осторожность)
  • Помощник для взрослых
  • Ножницы
  • Соломинка для питья (дополнительно)
  • Пластилин для лепки (по желанию)
  • Лента (дополнительно)
  • Дополнительный баллон (дополнительно)


Подготовка

  • Попросите взрослого разрезать пластиковую бутылку.Отрежьте дно бутылки так, чтобы, когда воздушный шар свисает внутри бутылки с носика, под ним оставалось около 1/3–3/4 дюйма пустого пространства.
  • Поместите обрезанную бутылку на широкое отверстие. Опустите воздушный шар в бутылку, пока не будет торчать только часть горлышка воздушного шара. Сложите горлышко воздушного шара поверх бутылки. Баллон представляет собой легкое.
  • Переверните бутылку (оставив шарик внутри) так, чтобы горлышко бутылки легло на стол.На следующих шагах вы создадите и добавите диафрагму к вашей модели.
  • Завяжите узел на горлышке второго шарика. На противоположной стороне этого воздушного шара отрежьте около трети воздушного шара, чтобы у вас осталось широкое отверстие.
  • Натяните широкое отверстие разрезанного шарика на широкое отверстие бутылки. Потяните края воздушного шара достаточно далеко вверх по бутылке, чтобы поверхность воздушного шара слегка растянулась. Убедитесь, что узел находится снаружи и расположен ближе к середине горлышка бутылки.
  • Наши легкие, как надутый воздушный шарик, наполнены воздухом. У нас есть два легких, заключенных в грудную клетку и защищенных 24 ребрами. Когда вы вдыхаете, воздух поступает в ваши легкие. Когда вы выдыхаете, воздух выходит из легких. Воздушный шар внутри бутылки похож на одно из ваших легких. Бутылка как твоя грудная клетка.


Процедура

  • Держите бутылку так, чтобы вы могли видеть баллон внутри (представляющий легкое). Аккуратно потяните узел. Что происходит с шариком внутри бутылки ?
  • Дайте узлу вернуться в нейтральное положение, а затем аккуратно затяните его. Что теперь происходит с шариком внутри бутылки?
  • Повторите эти шаги несколько раз. Это похоже на дыхание? Почему?
  • Какая часть напоминает вдох, а какая — выдох?
  • Если ваша модель работает хорошо, воздух будет поступать в воздушный шар, когда вы вытягиваете узел наружу, и вытекать, когда вы нажимаете узел внутрь .Как вы думаете, почему это происходит?
  • Когда мы дышим расслабленно, наша диафрагма — мышца, отделяющая грудную полость от брюшной — движется, расширяя и сжимая грудную полость. Как это похоже на то, что вы делаете со своей моделью?
  • Потяните и потяните узел еще несколько раз. Сможете ли вы, используя модель, определить, какое движение диафрагмы создает вдох, а какое — выдох?
  • Почувствуйте свои ребра и глубоко вдохните, а затем выдохните. Вы чувствуете, как расширяется и опускается грудная клетка?
  • Центр нашей диафрагмы перемещается больше, когда мы делаем глубокие вдохи: до четырех дюймов! В модели, которую вы сделали, грудная клетка (пластиковая бутылка) зафиксирована, но вы можете больше сдвинуть «диафрагму», потянув узел дальше и вдавливая его сильнее. Попробуйте. Как это меняет объем воздуха, входящего и выходящего из легочного баллона?
  • Extra : добавьте в модель трахею. Для этого выньте шарик из бутылки и наденьте его горлышко на соломинку; прикрепите воздушный шар к соломинке скотчем.Подвесьте воздушный шарик и короткий отрезок соломинки к горлышку бутылки и закрепите его глиной. Убедитесь, что глина плотно прилегает к соломинке и горлышку бутылки. Никаких изменений не требуется для второго баллона, закрывающего дно бутылки. Вы видите, какая часть моделирует трахею?
  • Extra : Кашель – это когда тело принудительно выталкивает воздух, чтобы избавиться от чего-то, что вызвало раздражение. Во время кашля вы вдыхаете относительно глубоко, но вместо того, чтобы воздух выходил наружу, а грудная полость сжималась, горло закрывалось, и воздух скапливался в легких.Когда горло открывается, грудная клетка сжимается еще больше, и воздух с силой выходит наружу. Можете ли вы имитировать кашель своей моделью?
  • Extra : Найдите способ создать модель, включающую трахею, которая разделяется на два бронха, к каждому из которых прикреплено легкое. Модель с трахеей и одним легким — хорошее начало. Как добавить второе легкое? Можете ли вы найти причину, по которой наличие двух легких полезно для нас?

Наблюдения и результаты
Когда вы потянули узел, пространство внутри бутылки увеличилось, и ваш воздушный шар, вероятно, наполнился воздухом. Точно так же, когда диафрагма в нашем теле оттягивается назад, грудная клетка увеличивается, и воздух поступает в наши легкие, и мы вдыхаем.

Когда вы затягивали узел, пространство внутри бутылки уменьшалось, и воздушный шар, вероятно, сдувался. Точно так же при расслаблении диафрагмы грудная полость уменьшается, и воздух выталкивается из легких, и мы выдыхаем.

Когда вы тянули и толкали узел дальше, шар надувался и сдувался сильнее. Это отражает то, что происходит, когда больший объем воздуха вытесняется, когда мы дышим глубже.

Эта динамика работает из-за давления воздуха, меры того, насколько сильно воздух давит на объекты. Давление воздуха увеличивается, когда вы уменьшаете объем воздуха, и уменьшается, когда вы даете воздуху больше пространства. Закройте хрупкую пустую пластиковую бутылку и попробуйте ее сжать. Это трудно! Воздух внутри отталкивает. Откройте бутылку и попробуйте снова сжать бутылку. Это намного проще. Воздух давит обратно с гораздо меньшей силой. Если что-то не блокирует движение, воздух будет перемещаться из областей с высоким давлением в области с более низким давлением, и это то, что происходит, когда воздух устремляется в легкие или из них.Когда грудная полость расширяется, вокруг легких становится больше места. В этом состоянии легкие могут расширяться, превращая их в область низкого давления, и воздух устремляется внутрь, чтобы сбалансировать разницу в давлении. Затем при выдохе грудная полость и легкие сокращаются. Это повышает давление воздуха в легких, и воздух устремляется обратно.

Еще для изучения
Ваши легкие и дыхательная система, от KidsHealth
Емкость легких и возраст, от Science Buddies
Сборка автомобиля на воздушном шаре, от Scientific American
Под давлением: запуск ракеты-шара, от Scientific American
STEM-занятия для детей от Science Buddies

Это задание было предложено вам в сотрудничестве с Science Buddies

Происхождение кислорода в атмосфере Земли

Молекулы кислорода трудно удержать рядом, несмотря на то, что это третий по распространенности элемент во Вселенной, выкованный в сверхгорячих и сверхплотных ядрах звезд. Это потому, что кислород хочет реагировать; он может образовывать соединения практически с любым другим элементом периодической таблицы. Так как же Земля оказалась с атмосферой, состоящей примерно из 21 процента вещества?

Ответ: крошечные организмы, известные как цианобактерии или сине-зеленые водоросли. Эти микробы проводят фотосинтез: используя солнечный свет, воду и углекислый газ для производства углеводов и, да, кислорода. Фактически, все растения на Земле содержат симбиотических цианобактерий (известных как хлоропласты), которые и по сей день осуществляют фотосинтез за них.

В течение нескольких неисчислимых эпох до эволюции этих цианобактерий, в течение архейской эпохи, более примитивные микробы жили по-настоящему старомодным образом: анаэробно. Эти древние организмы — и их «экстремофилы» сегодня — процветали в отсутствие кислорода, полагаясь на сульфаты для удовлетворения своих энергетических потребностей.

Но примерно 2,45 миллиарда лет назад соотношение изотопов серы изменилось, указывая на то, что впервые кислород стал важным компонентом земной атмосферы, согласно статье 2000 года в журнале Science . Примерно в то же время (и в последующие эпохи) в древних почвах начало появляться окисленное железо, а на морском дне откладывались полосы железа, являющиеся продуктом реакций с кислородом в морской воде.

«Похоже, что кислород впервые образовался где-то от 2,7 до 2,8 миллиардов лет назад. Он поселился в атмосфере около 2,45 миллиардов лет назад», — говорит геохимик Дик Холланд, приглашенный ученый из Пенсильванского университета. «Похоже, что существует значительный временной интервал между появлением организмов, производящих кислород, и фактическим насыщением атмосферы кислородом.»

Таким образом, можно установить дату и виновника того, что ученые называют Великим событием окисления, но загадки остаются. Что произошло 2,45 миллиарда лет назад, что позволило цианобактериям захватить власть? Каким был уровень кислорода в то время? Почему потребуется еще один миллиард лет, который ученые назвали «скучным миллиардом», чтобы уровень кислорода поднялся достаточно высоко, чтобы обеспечить эволюцию животных?

Самое главное, как количество атмосферного кислорода достигло нынешнего уровня? так просто, почему он должен балансировать на уровне 21 процента, а не 10 или 40 процентов», — отмечает геолог Джеймс Кастинг из Университета штата Пенсильвания. «Мы не очень хорошо понимаем современную систему контроля кислорода».

Климат, вулканизм, тектоника плит — все это играло ключевую роль в регулировании уровня кислорода в различные периоды времени. Тем не менее, никто не придумал надежного теста для определения точного содержания кислорода в атмосфере в любой момент времени на основе геологических данных. Но ясно одно: происхождение кислорода в атмосфере Земли связано с одним: с жизнью.

Положительные эффекты неинвазивной поддержки давлением гелия: кислорода по сравнению с воздухом: кислородом у пациентов с декомпенсированной хронической обструктивной болезнью легких

Цель: Проверить гипотезу о том, что при декомпенсированной хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) неинвазивная вентиляция с поддержкой давлением с использованием 70:30 гелий: кислород вместо 70:30 воздух: кислород может уменьшить одышку и улучшить параметры вентиляции, газообмен и гемодинамическую толерантность.

Дизайн: Проспективное рандомизированное перекрестное исследование.

Параметр: Медицинское отделение интенсивной терапии, университетский центр третичной помощи.

Пациенты: Девятнадцать пациентов с тяжелой ХОБЛ (объем форсированного выдоха за 1 секунду 0.83+/-0,3 л), госпитализированных в отделение реанимации на неинвазивную вентиляцию с поддержкой давлением после начальной стабилизации с помощью неинвазивной поддержки давлением не более 24 часов после поступления в отделение реанимации.

Вмешательства: Неинвазивная вентиляция с поддержкой давлением применялась в следующем рандомизированном перекрестном дизайне: а) 45 мин с воздухом: кислородом или гелием: кислородом; б) отсутствие вентиляции в течение 45 мин; и c) 45 мин в смеси воздух:кислород или гелий:кислород.

Измерения и основные результаты: Смеси воздух:кислород и гелий:кислород уменьшали частоту дыхания и увеличивали дыхательный объем и минутную вентиляцию. Гелий:кислород уменьшал время вдоха. Оба газа увеличивали общее время дыхательного цикла и уменьшали отношение времени вдоха к общему времени, при этом уменьшение последнего было значительно больше при использовании гелия:кислорода. Пиковая скорость вдоха увеличилась больше с гелий:кислород.PaO2 увеличилось с обоими газами, тогда как PaCO2 уменьшилось больше с гелием:кислород (приведенные значения являются средними +/-SD) (52+/-6 торр [6,9+/-0,8 кПа] по сравнению с 55+/-8 торр [7,3+/ -1,1 кПа] и 48+/-6 торр [6,4+/-0,8 кПа] по сравнению с 54+/-7 торр [7,2+/-0,9 кПа] для воздух:кислород и гелий:кислород соответственно; p<0,05 ). Когда гиперкапния была тяжелой (PaCO2 > 56 торр [7,5 кПа]), PaCO2 снижалось на > или = 7,5 торр (1 кПа) у шести из семи пациентов с гелием: кислородом и у четырех из семи пациентов с воздухом: кислородом (p<. 01). Показатель одышки (по шкале Борга) уменьшился в большей степени при использовании смеси гелий:кислород, чем при смеси воздух:кислород (3.7+/-1,6 против 4,5+/-1,4 и 2,8+/-1,6 против 4,6+/-1,5 для воздух:кислород и гелий:кислород соответственно; р<0,05). Среднее артериальное давление снижалось при использовании смеси воздух:кислород (76+/-12 против 82+/-14 мм рт.ст.; p<0,05), но оставалось неизменным при использовании смеси гелий:кислород.

Заключение: У пациентов с декомпенсацией ХОБЛ неинвазивная вентиляция с поддержкой давлением гелий:кислород уменьшала одышку и PaCO2 в большей степени, чем воздух:кислород, изменяла продолжительность дыхательных циклов и не влияла на системное артериальное давление.Эти эффекты могут оказаться полезными у пациентов с ХОБЛ с тяжелой острой дыхательной недостаточностью и могут снизить потребность в эндотрахеальной интубации.

Гиперглоссарий MSDS: Air

Гиперглоссарий MSDS: Air

Определение

Воздух – это смесь газов, окружающая Землю. Состав земной атмосферы меняется с высотой, но на уровне моря содержит примерно 78% азота и 21% кислорода по объему.

Атмосфера с дефицитом кислорода содержит менее 19,5% кислорода по объему.

Обогащенная кислородом атмосфера содержит более 23,5% кислорода по объему.

Атмосфера, непосредственно опасная для жизни или здоровья (IDLH), представляет непосредственную угрозу для жизни, может вызвать необратимые неблагоприятные последствия для здоровья или нарушить способность человека покинуть опасную атмосферу.

Дополнительная информация

Количество водяного пара в воздухе изменяется в зависимости от температуры и атмосферного давления.Сухой воздух при нормальном атмосферном давлении имеет следующий состав:

Стандартное атмосферное давление определяется как одна атмосфера = 14,7 фунта на квадратный дюйм (psi) = 760 торр. Список единиц давления и онлайн-калькулятор преобразования доступны на этом сайте.

Баллоны со сжатым воздухом часто используются в промышленных условиях и лабораториях. Убедитесь, что вы знакомы с правилами техники безопасности при работе с баллонами и сжатым газом, включая правильное использование газовых регуляторов.

Обогащенная кислородом атмосфера представляет исключительно опасную пожароопасность (см. ссылку ниже). Атмосфера с дефицитом кислорода может привести к потере сознания, коме или смерти (см. ссылку ниже).

Актуальность паспорта безопасности

Воздух может появляться во многих контекстах в паспорте безопасности:

  1. Воздухоочистительные респираторы или другие дыхательные устройства могут быть указаны для использования с химическим веществом или аварийно-спасательными службами.
  2. Пирофорные химикаты самопроизвольно воспламеняются на воздухе.
  3. Пределы воспламеняемости или взрывоопасности определяются с использованием процента объема воздуха.
  4. В случае вдыхания опасного химического вещества пострадавшего следует вывести на свежий воздух.
  5. Могут быть показаны специальные средства технического контроля, такие как вытяжные шкафы или местная вытяжная вентиляция.

Кроме того, многие химические вещества имеют высокое давление паров, что может привести к дефициту кислорода, легковоспламеняющейся атмосфере или наркозу.Никогда не храните баллоны с воздухом или кислородом вместе с легковоспламеняющимися материалами или газами.

Дополнительная литература

См. также: Удушающие средства, блоки давления, вентиляция.

Дополнительные определения от Google и OneLook.



Последнее обновление записи: суббота, 19 февраля 2022 г. Эта страница защищена авторским правом 2000-2022 ILPI. Несанкционированное копирование или размещение на других веб-сайтах строго запрещено.Присылайте предложения, комментарии и новые пожелания (укажите URL-адрес, если применимо) нам по электронной почте.

Заявление об отказе от ответственности : Информация, содержащаяся в данном документе, считается достоверной и точной, однако ILPI не дает никаких гарантий относительно правдивости любого утверждения. Читатель использует любую информацию на этой странице на свой страх и риск. ILPI настоятельно рекомендует читателю проконсультироваться с соответствующими местными, государственными и федеральными агентствами по вопросам, обсуждаемым здесь.

Сколько кислорода в воздухе?

Сколько кислорода в воздухе?

Когда вы выходите на улицу и делаете большой вдох свежего воздуха, вы хоть представляете, что вы вдыхаете? Атмосфера состоит из различных газов, включая азот, кислород, аргон, углекислый газ, неон, гелий, метан и так далее.Основным компонентом является азот, за которым следует кислород.

Научный сюрприз

Азот является основным компонентом атмосферы, составляющим около 78 процентов всех веществ наверху. Кислород занимает второе место примерно с 21 процентом.

Вы можете самостоятельно проверить, сколько кислорода содержится в воздухе, создав контролируемую среду и используя обычный материал для извлечения кислорода из воздуха. Вам понадобятся некоторые из тех мешочков для согревания рук, которые зимой используют любители активного отдыха.Вы можете найти их в магазинах спортивных товаров или хозяйственных товаров, и они, как правило, недорогие.

Сумки-грелки для рук содержат различные материалы, запечатанные в пластик. Когда материалы встряхивают вместе и подвергают воздействию воздуха, что происходит, когда вы открываете упаковку, они реагируют друг с другом и начинают окисляться. Окисление вызывает тепло. Некоторые популярные бренды грелок для рук — Hot Rods и Heat Factory.

Прикрепите мешочек к внутренней стороне дна высокого прямого стакана.Это можно сделать с помощью толстой ленты. Затем переверните стакан на неглубокую тарелку с водой.

Что произойдет, так это то, что материалы, содержащиеся в грелке для рук, истощат кислород внутри стекла. Остальные вещества — азот, углекислый газ, аргон и так далее — останутся там, а кислород будет заменен водой, которая поднимется с пластины. Вы сможете определить, сколько кислорода было в стакане, по процентному содержанию воды в нем после того, как весь кислород израсходован.

Простая наука, стоящая за этим экспериментом, заключается в том, что грелки для рук функционируют благодаря химической реакции. Мешочки содержат железо, которое при контакте с кислородом окисляется и выделяет тепло. Когда железо окисляется или ржавеет, оно поглощает кислород воздуха. Вы можете повозиться с этой идеей и, возможно, придумать альтернативу, которая вам больше нравится.

Предлагаемый здесь проект, тем не менее, интересен и довольно драматичен, но при этом не очень сложен в реализации.

Выдержка из The Complete Idiot’s Guide to Science Fair Projects 2003 Нэнси К.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.