Trao đổi khí ở người

Trao đổi khí là quá trình oxy đi vào máu và carbon dioxide đi ra ngoài thông qua khuếch tán. Một bề mặt trao đổi khí tốt có bốn đặc điểm:

• diện tích bề mặt lớn — để nhiều khí có thể vượt qua cùng lúc.
• bề mặt mỏng — để khí chỉ cần khuếch tán quãng đường ngắn.
• cung cấp máu tốt — để duy trì chênh lệch nồng độ dốc.
• thông khí tốt với không khí — không khí mới giữ cho chênh lệch nồng độ luôn dốc.

Không khí đi vào và ra qua các bộ phận sau:

Các phế nang tạo thành bề mặt trao đổi khí tuyệt vời: có hàng triệu cái (diện tích bề mặt khổng lồ), mỗi cái có thành chỉ dày một lớp tế bào (quãng đường ngắn), và mỗi cái được bao quanh bởi mao mạch (cung cấp máu tốt).

Phổi nằm trong lồng ngực, được bảo vệ bởi các xương sườn. Bên dưới là một lớp cơ, cơ hoành. Giữa các xương sườn là cơ liên sụn. (Nâng cao) Ống thở được giữ mở bởi các vòng sụn, do đó nó không bị xẹp khi bạn hít vào.

Hô hấp thay đổi thể tích và áp suất bên trong lồng ngực (lồng ngực).

Hít vào (hít sâu):

• các cơ liên sườn ngoài co, kéo xương sườn lên và ra ngoài.
• cơ hoành co và dẹt xuống (di chuyển xuống dưới).
• lồng ngực trở nên lớn hơn, do đó áp suất bên trong giảm xuống thấp hơn áp suất khí quyển bên ngoài.
• không khí bị đẩy vào.

Thở ra (hít thở) là quá trình ngược lại: các cơ giãn (và các cơ liên sườn trong có thể co), lồng ngực nhỏ lại, áp suất tăng lên, và không khí bị đẩy ra ngoài.

Bạn có thể kiểm tra carbon dioxide bằng nước vôi trong, sẽ chuyển sang màu đục. Không khí thở ra làm nước vôi trong đục nhanh hơn nhiều so với không khí hít vào, chứng tỏ nó chứa nhiều carbon dioxide hơn.

Trong khi vận động, cơ bắp của bạn hô hấp nhanh hơn và tạo ra nhiều carbon dioxide hơn. Điều này làm tăng nồng độ carbon dioxide trong máu. (Bổ sung) Não bộ của bạn phát hiện sự gia tăng này và điều khiển việc thở với tần số nhanh hơn và độ sâu lớn hơn. Điều này giúp hút vào nhiều oxy hơn và loại bỏ lượng carbon dioxide dư thừa nhanh chóng.

Ví dụ minh họa. Khi nghỉ ngơi, một người thực hiện 12 nhịp thở mỗi phút, di chuyển 500 cm³ không khí mỗi lần thở. Trong khi vận động, con số này thay đổi thành 20 nhịp thở mỗi phút với 900 cm³ mỗi lần thở. Có bao nhiêu không khí đi qua phổi mỗi phút trong từng trường hợp? Nhân tần số với độ sâu. Khi nghỉ ngơi: 12 × 500 = 6000 cm³ mỗi phút. Khi vận động: 20 × 900 = 18 000 cm³ mỗi phút, gấp ba lần. Vận động làm cả tần số lẫn độ sâu của việc thở đều tăng - một câu trả lời chỉ thay đổi tần số sẽ mất đi một nửa điểm số.

Các đường hô hấp được lót bởi hai loại tế bào có khả năng bẫy và loại bỏ bụi bẩn:

• tế bào ly tiết sản xuất chất nhầy, có khả năng bẫy mầm bệnh và hạt bụi.
• tế bào có lông纤毛 có những sợi lông nhỏ li ti sweep chất nhầy, cùng với bụi bẩn bị bẫy, lên cổ họng, nơi nó bị nuốt chửng.

• Một bề mặt trao đổi khí cần có diện tích lớn, mỏng, nguồn cung cấp máu tốt và thông khí tốt.
• Đường đi của không khí: thanh quản → khí quản → phế quản → phế nang nhỏ → phế nang.
• Hít vào: cơ liên sườn ngoài và cơ hoành co → lồng ngực to hơn → áp suất thấp hơn → không khí vào. Thở ra là quá trình ngược lại.
• Không khí thở ra có ít oxy hơn, nhiều carbon dioxide hơn và nhiều hơi nước hơn. Nước vôi trong dùng để kiểm tra carbon dioxide.
• Vận động → nhiều carbon dioxide hơn trong máu → não bộ → thở nhanh hơn, sâu hơn.