Jak člověk využívá atmosféru?

Vytvořte si na webu přihlášku, co nejdříve vás budeme kontaktovat a zodpovíme všechny vaše dotazy.

Atmosféru Země tvoří z 99,9 % vzduch, vodní pára, přírodní (sopky) a průmyslové plyny a pevné částice. V důsledku přírodních faktorů Země a lidských životních procesů může složení atmosféry v určité oblasti planety doznat menších změn. Jednou z hlavních složek atmosféry je vzduch. Vzduch je směs plynů, jejíž hlavní složky jsou: Dusík (N2) – 78 %; Kyslík (O2) – 21 %; Oxid uhličitý (CO2) – 0,03 %; Inertní plyny a další látky – do 1 %. Vzduch dále obsahuje malé množství vodíku, oxidu dusíku, ozónu, sirovodíku, vodní páry, inertních plynů: argon, neon, helium, argon, krypton, xenon, radon, ale i prach a mikroorganismy.

Obecné informace o fyziologii dýchání člověka

1. Plicní ventilace je výměna plynů mezi prostředím a plícemi.
2. Plicní dýchání je výměna plynů mezi alveoly plic a krví.
3. Vnitřní (tkáňové) dýchání je výměna plynů mezi krví a tělesnými tkáněmi.

Dýchací systém je soubor orgánů a tkání, které zajišťují plicní ventilaci a plicní dýchání. Dýchací systém se skládá z dýchacích cest a samotných plic.

Mezi dýchací cesty patří:

Vzduch je člověkem vdechován, dostává se do nosu a nosní dutiny. Nosní dutina obsahuje čichové receptory, pomocí kterých rozlišujeme pachy. V nosní dutině jsou také vlasy, určené k zachycování prachových částic přicházejících spolu se vzduchem z atmosféry.

Vzduch procházející nosem a nosní dutinou vstupuje do nosohltanu. Nosohltan je pokrytý sliznicí obohacenou cévami, která ohřívá a zvlhčuje vzduch.

Průdušnice začíná na dolním konci hrtanu a sestupuje do hrudní dutiny, kde se dělí na levou a pravou průdušku. Při vstupu do plic se průdušky postupně rozdělují na menší a menší trubice – bronchioly, z nichž nejmenší jsou posledním prvkem dýchacích cest.

Nejmenším stavebním prvkem plic je lalůček, který se skládá z terminálního bronchiolu a alveolárního vaku. Stěny plicního bronchiolu a alveolárního vaku tvoří alveoly.

Plíce (plicní lalůčky) se skládají z: terminálních bronchiolů; alveolární vaky; plicní tepny; kapiláry; žilách plicního oběhu.

Vzduch procházející průduškami a bronchioly vyplňuje velké množství alveol – plicních váčků, ve kterých dochází k výměně plynů mezi krví a alveolárním vzduchem. Stěny alveolů se skládají z tenkého filmu, který obsahuje velké množství elastických vláken.

Pomocí kterého se mohou alveolární stěny rozšiřovat, a tím zvětšovat objem alveol. Průměr každého alveolu je asi 0,2 mm. A jeho povrch je asi 0,125 mm. V plicích dospělého člověka je asi 700 milionů alveolů. To znamená, že jejich celková plocha je asi 90 m2.

Dýchací povrch je tedy 60-70krát větší než povrch lidské kůže. Při hlubokém nádechu se alveoly protáhnou a povrch dýchání dosahuje 250 m2 a přesahuje povrch těla více než 125krát.

Proces výměny plynů při dýchání

Podstatou procesu výměny plynů je přechod kyslíku z alveolárního vzduchu do žilní krve, která cirkuluje plicními kapilárami (absorpce kyslíku), a přechod oxidu uhličitého z venózní krve do alveolárního vzduchu (uvolňování oxidu uhličitého).

Tato výměna prochází tenkými stěnami plicních kapilár podle zákonů difúze v důsledku rozdílu parciálních tlaků plynů v alveolech a krvi.

Krev obohacená kyslíkem z plic je distribuována po celém oběhovém systému, poskytuje tkáním kyslík k obohacení a odebírá z nich oxid uhličitý. Kyslík vstupující do krve je dodáván do všech buněk těla. V buňkách probíhají oxidační procesy důležité pro život. Krev, která dodává buňkám kyslík, zachycuje oxid uhličitý a dodává je do alveolů. Tento proces je vnitřní, neboli tkáňové dýchání.

Základní parametry dechového procesu

Hlavní parametry charakterizující proces lidského dýchání jsou:

1. vitální kapacita plic;
2. dýchací mrtvý prostor;
3. rychlost dýchání;
4. plicní ventilace;
5. dávku spotřeby kyslíku.

Vitální kapacita plic je maximální množství vzduchu (l), které může člověk vdechnout po co nejhlubším výdechu. Tento indikátor se měří pomocí zařízení zvaného spirometr. Normální vitální kapacita plic dospělého člověka je přibližně 3,5 litru.

Sportující trénovaný člověk má vitální kapacitu plic 4,7-5 litrů.

Celkový objem plic člověka se skládá z vitální kapacity a zbytkového objemu. Zbytkový objem je množství vzduchu, které vždy zůstane v plicích člověka po maximálním výdechu. Tento objem je 1,5 litru a člověk ho nikdy nemůže odstranit z dýchacího systému.

Jak je vidět z diagramu, po tichém nadechnutí je v plicích člověka 3,5 litru vzduchu a po tichém výdechu zbývají pouze 3 litry vzduchu. Člověk tedy při dýchání v klidném stavu spotřebuje na každý nádech pouze 0,5 litru vzduchu, kterému se říká dýchání.

Po klidném nadechnutí může člověk na přání prodloužit nádech a vdechnout dalších 1,5 litru vzduchu. Tento vzduch se nazývá extra vzduch. Po klidném výdechu může člověk vydechnout i dalších 1,5 litru vzduchu z plic. Tento vzduch se nazývá náhradní nebo rezervní vzduch.

Vitální kapacita plic se tedy skládá ze součtu dýchacích, přídavných a rezervních objemů vzduchu.

Při navrhování izolačních přístrojů s uzavřeným dýchacím cyklem, které používají nádoby pro přípravu a uchovávání dýchací směsi (dýchací vaky), je třeba vzít v úvahu, že jejich objem nesmí být menší než maximální vitální kapacita lidských plic. Moderní izolační přístroje proto využívají dýchací vaky o objemu 4,5-5 litrů, vychází se z předpokladu, že v nich mohou pracovat fyzicky vyspělí lidé.

Při výdechu neodchází všechen vydechovaný vzduch z lidského těla do okolí. Část vzduchu zůstává v nosní dutině, hrtanu, průdušnici a průduškách. Tato část vzduchu se neúčastní procesu výměny plynů a prostor, který zabírá, se nazývá mrtvý prostor.

Vzduch v mrtvém prostoru obsahuje nízkou koncentraci kyslíku a je nasycený oxidem uhličitým. Při nádechu se vzduch mrtvého prostoru spolu s vdechovaným vzduchem dostává do lidských plic a nepříznivě ovlivňuje dechový proces. Proto se mrtvý prostor také někdy nazývá škodlivý prostor. Objem mrtvého prostoru u dospělého člověka je přibližně 140 ml.

Každé izolační zařízení má také svůj vlastní mrtvý prostor, který je obecně připojen k mrtvému ​​prostoru lidského dýchacího systému. Mrtvý prostor izolačních zařízení obsahuje masku a dýchací hadice. Prostor mezi maskou a obličejem zachránce (dýchacími orgány) se nazývá prostor pod maskou, je to také mrtvý prostor.

Plicní ventilace (l/min.) – Množství vzduchu vdechnuté osobou za jednu minutu.

Dechová frekvence je počet cyklů (nádech-výdech) probíhajících za jednu minutu. Dechová frekvence není konstantní hodnota a závisí na mnoha faktorech.

Rychlost dýchání v závislosti na věku člověka

V závislosti na věku osoby se frekvence dýchání mění a je:

• pro novorozence – 60 nádechů/min.
• u jednoletých kojenců – 50 dechů/min.
• pro pětileté děti – 25 dechů/min.
• u 15letých adolescentů – 12-18 dechů/min.

Jak člověk stárne, frekvence dýchání se výrazně nemění. Je však třeba si uvědomit, že u fyzicky dobře vyvinutého člověka klesá dechová frekvence na 6-8 dechů/min.

Při výkonu práce s fyzickou aktivitou se v lidském těle zrychlují fyzikální a chemické procesy a zvyšuje se potřeba většího množství kyslíku. Podle toho se zvyšuje dechová frekvence, při výrazné zátěži může dosáhnout 40 nádechů za minutu.

Je však třeba připomenout, že vitální objem plic je plně využit pouze při dechové frekvenci 15-20 dechů/min. Se zvyšující se frekvencí dýchání se snižuje schopnost využít plnou kapacitu plic. Dýchání se stává mělkým.

Při dechové frekvenci 30 dechů/min je kapacita plic využita pouze ze 2/3 a při 60 dechech/min. pouze 1/4. Množství kyslíku absorbovaného osobou ze vzduchu při dýchání za jednotku času se nazývá dávka spotřeby kyslíku. Dávka spotřeby kyslíku člověkem není konstantní a závisí na dechové frekvenci a plicní ventilaci.

S nárůstem fyzické aktivity na lidském těle se zvyšuje dechová frekvence a plicní ventilace. V souladu s tím se zvyšuje dávka spotřeby kyslíku a zvyšuje se koncentrace oxidu uhličitého ve vydechovaném vzduchu. Zajímavou vlastností těla je, že při nádechu vzduchu nosem se do těla dostává o 25 % více kyslíku než při nádechu ústy.

Téma: Jak člověk využívá vlastnosti vzduchu.
Cíl: Vytvořit představu o vzduchu a jeho vlastnostech.

Vybavení: kazeta č. 1 „Role vzduchu v našich životech, spotřeba vzduchu“,
kazeta č. 2 „Voda, vzduch, plyny, kyslík“
ilustrace o způsobech použití vzduchu.

I. Stanovení problému a aktualizace poznatků.

— Dnes budeme hovořit o vzduchu a jeho vlastnostech.
– Podívejme se na otázky na začátku odstavce.

1. Jakými způsoby můžete dokázat, že vzduch není prázdný prostor?
Odpověď: Je nutné prokázat jeho přítomnost.
a) K tomu je potřeba mávat vějířem před obličejem. Dotek ucítíme, ačkoliv se nás ventilátor nedotkl. To znamená, že mezi vějířem a obličejem je nějaké tělo. Tohle je vzduch.
B. Otočte sklenici dnem vzhůru a pomalu ji ponořte do sklenice s vodou.
— Dostává se voda do sklenice? Proč?
Odpověď: Nenarazí. Vzduch je ucpaný.

2. Jak se nazývá vzdušný obal Země?
Odpověď: Vzdušný obal Země se nazývá atmosféra.

3. Jak zvířata a rostliny využívají vzduch?
Odpověď: Všechny živé organismy dýchají pomocí kyslíku ve vzduchu.
Rostliny využívají vzduch k absorpci oxidu uhličitého, který využívají při fotosyntéze a uvolňují kyslík.

Vzduch tvoří vzduchový obal, který obklopuje zeměkouli a pomocí ozónové vrstvy chrání povrch Země před škodlivým ultrafialovým zářením.
Přečtěte si úkol 1 na str. 24
A co dělat s úkolem 1 na str. 24 podívejme se na fragment filmu “Voda”. (2 min.)

Odpověď: Voda z oceánů se vypařuje a je unášena v podobě mraků větry do jiných míst, kde padá déšť a kde jsou napájeny řeky.
– Jak vzniká vítr?
Odpověď: Oblasti zemského povrchu se ohřívají různě: vítr vane z méně vytápěné oblasti do více vytápěné.

— Člověk se jej odpradávna naučil využívat jako zdroj energie.
Vynalezl plachtu, která mu umožnila cestovat.
Již před 2-3 tisíci lety se Egypťané plavili Středozemním mořem na poměrně vyspělých plachetnicích.
Ve středověku se větrná kola stavěla pro domácí práce.
Avšak i v moderní době hraje větrný motor stále důležitější roli, protože na rozdíl od jiných zdrojů neznečišťuje ovzduší.
Jedním ze způsobů, jak cestovat vzduchem, je balón naplněný plynem lehčím než vzduch nebo jednoduše ohřátým vzduchem. Za počátek éry letectví je třeba považovat rok 183, kdy se bratři Montgolfierové vznesli do vzduchu v horkovzdušném balónu.
Schopnost letadel pohybovat se vzduchem je způsobena skutečností, že vzduch má vztlakovou sílu.
Přečtěte si o tom v materiálu pro zvědavce. S. 25.
– Tak jakou sílu má vzduch?
Pokud se ukáže, že těleso je lehčí než vzduch, může létat. Vzduch se při zahřátí rozpíná. Díky tomu je lehčí než vzduch a stoupá vzhůru.
– Co se tedy stane se vzduchem, když se zahřeje?
Hlavní nevýhodou balonku je však jeho špatná ovladatelnost.
Pouze letadla poskytovala lidem možnost cestovat na velké vzdálenosti vysokou rychlostí.
– Přečtěte si o tom text na str. 26.
— O jaké další vlastnosti vzduchu jste se dozvěděli?
(Má nízkou hustotu.)
— Kvůli nízké hustotě vzduchu má ještě jednu vlastnost: špatně vede teplo. Na této vlastnosti je založeno vytváření teplých věcí lidmi. Vlněné předměty a kožichy zadržují silnou vrstvu vzduchu, která brání tělu ztrácet teplo.

2. úkol na str. 26.
Škrtněte nesprávné tvrzení:
• Oblečení se od těla zahřívá.
• Oblečení zahřeje tělo.

Tělesné cvičení.
— Abychom se seznámili s další vlastností vzduchu, proveďme pokus, který nám byl nabídnut ve 3. úloze (str. 26).
– Jaký je závěr? (str. 27).
– Jak se jmenuje tato nemovitost?
Odpověď: Tato vlastnost se nazývá elasticita.

Použití vzduchu v pneumatikách automobilů, míčích a nafukovacích matracích je založeno na této vlastnosti.
– Zopakujme si, o jakých vlastnostech vzduchu jste se učili?
Vlastnosti vzduchu:
– při zahřátí expanduje,
– špatně vede teplo
– nízká hustota,
— elasticita.

Vzduch je směs plynů: dusík, kyslík, oxid uhličitý a další.
Vzduch obsahuje:
21 % kyslíku
78 % dusíku
0,9 % vzácných plynů a
0,03 % oxidu uhličitého,
Kromě toho je vodík obsažen v malém množství.
— Podívejte se na fragment filmu „Composition of Air“. “Plyny.” “Kyslík” (6 min.)
— Z jakých plynů se vzduch skládá?

4. Nyní se podívejme na otázky na konci odstavce na straně 28.
— Jaké vlastnosti vzduchu jsou pro míč, deku a padák nejdůležitější?
Pro míč – elasticita,
pro přikrývku – špatné vedení tepla,
pro padák – hustota.

—Odkud se berou látky, které tvoří živé organismy?
Jaký vzduchový plyn tvoří základ všech organických látek?
Odpovědi: Živé organismy se skládají z organické hmoty. Rostliny vytvářejí organickou hmotu z oxidu uhličitého a vody.
Proto je hlavním plynem, který tvoří těla živých organismů, oxid uhličitý.

— Jaký vzduchový plyn udržuje naši tělesnou teplotu a teplotu v peci?
Jak je to možné?
Odpovědi: Vysoká teplota našeho těla je udržována teplem generovaným oxidací potravy. To je možné díky kyslíku. Kyslík také zajišťuje spalování dřeva v kamnech.

7 úloha.
— Kterou kresbu nevybarvíš? (Raketa)

8 úloha.
Aby větrné kolo zachytilo i slabý vánek a zvýšilo nosnost padáku a kluzáku, je nutné zvětšit opěrnou plochu a snížit hmotnost.

9 úloha.
Hnojiva se vyrábějí z dusíku.
Ke svařování se používá kyslík.
Oxid uhličitý se přidává do perlivé vody.
Balónky jsou plněny vodíkem.

10 úloha.
— Jaká síla zvedá balóny do vzduchu?
Balónky jsou zvedány vztlakovou silou.

Sečteno a podtrženo. — Co nového jste se v lekci naučili?
— Jak člověk využívá vlastnosti vzduchu?

Doma: Odstavec 20, úkol 4 a 8.