Kodėl deguonies yra daugiau prie jūros lygio nei kalnuose?
Trumpas atsakymas: Arčiau jūros lygio yra daugiau deguonies, nes ten oro slėgis didesnis. Didesnis slėgis į kiekvieną įkvėpimą sutalpina daugiau oro molekulių, įskaitant deguonį, nei kalno viršūnėje, kur slėgis mažesnis.
Kas iš tikrųjų vyksta?
Oras sudarytas iš daugybės mažyčių molekulių. Apie 21 % šių molekulių visuose aukščiuose sudaro deguonis. Tačiau kylant į kalną molekulių skaičius tam tikroje erdvėje mažėja.
Taip atsitinka todėl, kad iš viršaus žemyn spaudžia mažesnis oro svoris. Mažesnis slėgis reiškia mažiau deguonies molekulių kiekviename oro įkvėpyje. Jūsų kūnas gauna mažiau deguonies vienu įkvėpimu, todėl kvėpuojate greičiau ir sunkiau.
Štai kodėl kopimas į stačius kalnus vargina ir kodėl kai kuriems žmonėms reikia laiko prisitaikyti, kai jie greitai kyla aukštai.
Už to slypintis mokslas
Įvardyti dėsniai / principai: Pagrindinės idėjos yra Daltono dalinio slėgio dėsnis ir barometrinis slėgio pokytis priklausomai nuo aukščio (dažnai aprašomas naudojant barometrinę formulę ir idealiųjų dujų dėsnį).
Daltono dėsnis teigia, kad deguonies slėgis yra proporcingas bendram oro slėgiui, padaugintam iš deguonies dalies (apie 21 %). Barometrinė formulė ir pagrindinė fizika paaiškina, kad bendras atmosferos slėgis mažėja kylant aukščiui, nes viršuje yra mažiau oro masės, kurią galima pasverti. Kartu šie dėsniai reiškia, kad deguonies dalinis slėgis (deguonies slėgio kiekis, prieinamas jūsų plaučiams) mažėja kylant.
Taigi deguonies dalis išlieka beveik pastovi, bet deguonies molekulių skaičius litre oro mažėja.
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai matuoja oro slėgį barometrais, o deguonies lygį – jutikliais, esančiais meteorologiniuose balionuose, orlaiviuose ir kalnų stotyse. Fiziologai taip pat matuoja alpinistų ir žmonių, esančių slėgio kamerose, kraujo deguonį ir kvėpavimą, kad parodytų, kaip mažesnis deguonies dalinis slėgis veikia organizmą.
Pamatyk tai gyvenime
- Alpinistai jaučia dusulį ir naudoja papildomą deguonį.
- Lėktuvų kabinose yra slėgis, kad keleiviai gautų pakankamai deguonies.
- Žmonės, gyvenantys aukštuose miestuose, tokiuose kaip La Pazas, laikui bėgant prisitaiko (aklimatizuojasi).
- Meteorologiniai balionai dideliame aukštyje matuoja mažesnį slėgį ir deguonį.
- Sportininkai treniruojasi aukštyje, kad paskatintų organizmą gaminti daugiau raudonųjų kraujo kūnelių.
Išbandyk pats
Balionas ir vanduo: dujų plėtimasis ir slėgis
Sauga: Būkite atsargūs su karštu vandeniu, kad išvengtumėte nudegimų.
Priemonės
- tuščias plastikinis butelis
- balionas
- dubuo
- karštas vanduo
- šaltas vanduo
Žingsniai
- Ištempkite balioną ir uždėkite jį ant butelio kaklelio.
- Įdėkite butelį į dubenį su karštu vandeniu 1–2 minutėms ir stebėkite balioną.
- Perkelkite butelį į dubenį su šaltu vandeniu ir stebėkite, kaip keičiasi balionas.
- Pakartokite vieną kartą, kad palygintumėte rezultatus. Ką rodo: Šiltesnis oras plečiasi ir padidina balioną, todėl temperatūra ir slėgis keičia, kiek dujų užpildo erdvę – pavyzdžiui, mažesnis slėgis dideliame aukštyje reiškia mažiau oro molekulių vienu įkvėpimu.
Žodynėlis
- Dalinis slėgis: bendro oro slėgio dalis, gaunama iš vienų dujų, pvz., deguonies.
- Atmosferos slėgis: jėga, kurią sukelia virš jūsų esančio oro svoris.
- Tankis: kiek molekulių yra tam tikrame erdvės kiekyje.
- Aklimatizacija: kai kūnas lėtai prisitaiko prie mažesnio deguonies kiekio dideliame aukštyje.
- Hipoksija: būsena, kai kūnas negauna pakankamai deguonies.
DUK
Ar kalnuose yra mažesnis deguonies procentas?
Ne. Deguonies procentas išlieka apie 21 %, tačiau įkvėpime yra mažiau deguonies molekulių.
Kodėl žmonės aukštai skauda galvą arba jaučiasi pavargę?
Nes dėl mažesnio deguonies parcialinio slėgio jūsų kūnas gauna mažiau deguonies ir jūs turite daugiau kvėpuoti, kad kompensuotumėte. Ar galima priprasti prie didelio aukščio? / A: Taip. Per kelias dienas ar savaites kūnas atlieka pokyčius (pvz., daugiau raudonųjų kraujo kūnelių), kad padėtų geriau pernešti deguonį.
Ar lėktuvuose yra mažiau deguonies nei ant žemės?
Kabinose yra slėgis, todėl keleiviai gauna deguonies panašiai kaip ir mažesniame aukštyje, bet ne visai jūros lygyje.