Что такое атмосферное давление Легочное дыхание
Плотность атмосферного воздуха убывает по мере удаления от поверхности земли, причем в нижних слоях значительно быстрее, чем в верхних. Более высокие слои атмосферы представляют настолько разреженный газ, что установить верхнюю границу атмосферы практически невозможно.
Слои атмосферы
Атмосфера делится на три слоя: тропосферу, стратосферу и ионосферу. Тропосфера — это нижний, наиболее важный для жизни человека слой атмосферы, высотой в различных местах земной поверхности от 11 до 17 км. В тропосфере сосредоточен весь находящийся в атмосфере водяной пар и происходят процессы, обусловливающие погоду. Стратосфера простирается до высоты 80—100 км. В ней почти не содержится водяного пара, но имеется большое количество озона. Над стратосферой расположена ионосфера, представляющая сильно разреженный и значительно ионизированный газ.
Масса воздуха своей тяжестью создает давление, которое постепенно увеличивается по направлению к поверхности земли и около последней (на уровне моря) достигает величины, равной давлению столба ртути высотой 760 мм. График изменения атмосферного давления р в зависимости от высоты h над уровнем моря. Зависимость имеет экспоненциальный характер. Давление Ph на высоте h в зависимости от максимального давления р0=760 мм рт. ст. Находится по формуле
Ph = Р0е(-mgh/kT)
где е — основание натуральных логарифмов (е=2,72); m — масса молекулы; g — ускорение свободного падения; k — постоянная Больцмана и Т — абсолютная температура.
Приборы для измерения давления
Приборы для измерения атмосферного давления называются барометрами. В принципе они устроены аналогично манометрам. В сифонном барометре (рис. 2, а) одно колено (трубка Т) сверху запаяно, второе (резервуар Р) — открыто и сообщается с атмосферой. В чашечном барометре (рис. 2, б) резервуар Р обычно имеет приспособление для установки уровня нулевого отсчета.
На рис. показано устройство металлического барометра (барометр-анероид). Прибор состоит из плоской металлической коробки К с упругой волнистой крышкой. Из коробки удален воздух. Давление атмосферного воздуха на крышку коробки уравновешивается действием сильной плоской пружины Р. Центр крышки через систему рычагов соединен со стрелкой С. При изменении атмосферного давления крышка коробки прогибается и стрелка С перемещается по шкале.
Барограф. Основу прибора составляет герметически закрытая латунная коробка К с волнистыми стенками, из которой удален воздух. При изменении атмосферного давления изменяется высота коробки; связанная с ней стрелка С вычерчивает кривую атмосферного давления на движущейся бумажной ленте. Лента укреплена на барабане Б, приводимом во вращение часовым механизмом.
Роль атмосферного давления
Атмосферное давление является нормальным условием для жизни человека. Большая часть органов и тканей в организме содержит жидкости и газы примерно под таким же давлением. Исключение составляет межплевральное пространство грудной клетки, сердечно-сосудистая система, полости, заполненные спинномозговой жидкостью, а также полости суставов, которые не имеют сообщения с наружным воздухом.
Атмосферное давление имеет большое значение в механизме легочного дыхания, которое происходит следующим образом. При сокращении соответствующих мышц (в основном межреберных мышц и диафрагмы) происходит объемное расширение грудной клетки. При этом давление воздуха в легких становится ниже атмосферного и под действием последнего определенный объем наружного воздуха входит (засасывается) в легкие, происходит вдох. Затем мышцы расслабляются, объем грудной клетки возвращается к исходному, давление воздуха в легких становится выше атмосферного и часть его вытесняется наружу. Происходит выдох.
В необходимых случаях легочное дыхание может осуществляться и искусственно. Искусственное дыхание применяется в хирургической практике, как лечебное мероприятие при недостаточности естественного дыхания и, наконец, для сохранения жизни при несчастных случаях.
Искусственное дыхание
Для искусственного дыхания применяются специальные аппараты. При этом через интубационную (введенную в трахею) трубку или наложенную на лицо маску в легкие принудительно вводится определенный объем, воздуха. Так осуществляется вдох. Выдох может быть также принудительным, тогда в трубке или маске создается небольшое разрежение, или естественным, когда трубка или маска сообщаются с атмосферой.
Применяемый в хирургической практике аппарат с из рамы 1, на которой укреплены регулировочные и измерительные приборы 3, а также дыхательная маска 4 (или трубка, которая вставляется в трахею). Воздух подается от компрессора с электродвигателем 2, который включается в осветительную сеть, или от баллона с сжатым кислородом.
Аппарат позволяет также отсасывать жидкость из полостей организма, например из плеврального пространства. Жидкость собирается в бутыль 5.
Аппарат, применяемый для терапевтических целей, часто называют «железные легкие», он состоит из воздушного насоса и дыхательной камеры, в которую помещается весь человек (за исключением головы) или только его грудная клетка. В камере создается отрицательное давление, благодаря которому грудная клетка пассивно расширяется и атмосферный воздух входит в легкие. Происходит вдох. При уравнении давления в камере с атмосферным происходит выдох.
Движения грудной клетки, необходимые для осуществления вдоха и выдоха, могут быть сделаны искусственно также и вручную. Для этого существует несколько различных приемов, применяемых в условиях первой помощи.
На рис. 3 показано искусственное дыхание по Сильвестру: при отведении рук пострадавшего в стороны и вверх несколько увеличивается объем его грудной клетки — происходит вдох (рис. 3, а), при приведении и сильном прижатии рук к нижней части грудной клетки ее объем уменьшается — происходит выдох (рис.3, б). Под грудную клетку пострадавшего при этом подкладывают подкладку, а язык вытягивают и укрепляют на подбородке какой-либо повязкой.
Местное изменение внешнего давления воздуха на ткани организма используется для лечебных целей. Простейшим прибором являются медицинские банки. Банка представляет небольшой стеклянный стакан с утолщенными краями, в котором предварительно (например, путем сжигания кусочка ваты, смоченной спиртом) создается небольшое отрицательное давление, под действием которого банка присасывается к коже. Отрицательное давление в банке вызывает прилив крови к коже и таким образом отвлекает кровь от глубоких органов и тканей.
Жизнедеятельность человеческого организма может сохраняться в весьма широких пределах изменения атмосферного давления, особенно если переход к новым условиям происходит постепенно и организм успевает к ним приспособиться. Например, жители высокогорных районов или летчики приспосабливаются к давлениям порядка 0,5 атм. С другой стороны, водолазы и кессонщики работают при давлениях в несколько атмосфер. Резкие изменения атмосферного давления вызывают нарушение сердечно-сосудистой деятельности и газообмена, которые при чрезмерном снижении давления имеют форму высотной или горной болезни, а при резком переходе от высокого давления к нормальному — кессонной или водолазной болезни.
Статья на тему Атмосферное давление