气是如何进出肺部的
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- 2025-05-05 08:59:54
人的呼吸过程涉及三个相互关联的阶段:外呼吸,包括肺通气和肺换气;气体在血液中的运输;以及内呼吸,即发生在组织细胞与血液之间的气体交换。
在正常、安静的条件下,一个成年人的呼吸周期大约持续6.4秒,每次呼吸中吸入和呼出的气体量称为潮气量,大约为500毫升。尽力吸气后,再尽力呼气所能呼出的气体量称为肺活量。成年男性的肺活量大约在3500-4000毫升之间,而女性则在2500-3500毫升之间。
肺泡与毛细血管壁之间的气体交换,以及组织内的气体交换,都是通过气体的扩散作用实现的。气体分子不断地运动,并具有扩散性,总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,直到达到平衡。这一过程受到气体分压差的驱动。
空气由氧气、二氧化碳、氮气等成分组成,每种气体都有一定的压力。大气压是空气中各种气体压力的总和,而每种气体的分压与其压力直接相关。因此,气体也总是从压力高的地方向压力低的地方扩散。
例如,当血液流经肺部毛细血管时,由于肺泡中的氧气分压高于血液中的氧气分压,而二氧化碳分压则低于血液中的二氧化碳分压,氧气便从肺泡扩散到血液中,而二氧化碳则从血液扩散到肺泡中。相反,在组织内,氧气分压低于血液中的氧气分压,二氧化碳分压则高于血液中的二氧化碳分压,因此氧气从血液扩散到组织中,二氧化碳则从组织扩散到血液中。
肺内气体的容量会随着呼吸的深度而变化。正常人平静呼吸时的每次气体交换量约为500毫升,这被称为潮气量。在平静吸气后继续吸气至极限,所增加的气体量称为补吸气量,约为1500毫升。同样,平静呼气后继续呼气至极限,所增加的气体量称为补呼气量,也约为1500毫升。潮气量、补吸气量和补呼气量的总和,即尽力吸气和尽力呼气时的气体量,被称为肺活量,约为3500毫升。然而,肺活量并不代表肺能够容纳气体的最大容量,因为即使在尽力呼气后,肺内仍会残留一定量的气体,这部分气体称为余气量,约为1500毫升。肺活量和余气量的总和,即肺的总容量,代表在最大吸气后肺内气体的总容量。
每分钟吸入或呼出的气体总量称为肺的每分通气量,它等于潮气量与呼吸频率的乘积。成年人在平静状态下的潮气量为500毫升,呼吸频率为每分钟16至18次,因此每分钟通气量为8至9升。在剧烈运动或劳动时,潮气量和呼吸频率会增加,最大通气量男子可达100至110升,女子可达80升。
然而,每次吸入的气体并非全部进入肺泡进行气体交换。一部分气体停留在鼻腔、咽、喉、气管、支气管等处,这部分气体的体积约为150毫升。因此,平静呼吸时只有约350毫升的气体进入肺泡(500毫升 - 150毫升 = 350毫升)。这是肺泡的一次通气量。肺泡每分通气量受呼吸频率和潮气量的影响,其中潮气量的影响更为显著。
从气体交换的效率来看,深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。在运动中,呼吸频率过高,呼吸深度过浅,往往是氧气供应不足的重要因素之一。
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