Presión parcial de dióxido de carbono en el aire. La presión parcial de oxígeno en el aire a diferentes altitudes desde el nivel del mar. Presión parcial de gas: concepto y fórmula

Los principales parámetros del aire que determinan el estado fisiológico de una persona son:

presión absoluta;

porcentaje de oxígeno;

temperatura;

humedad relativa;

impurezas nocivas.

De todos los parámetros del aire enumerados, la presión absoluta y el porcentaje de oxígeno son de importancia decisiva para una persona. La presión absoluta determina la presión parcial de oxígeno.

La presión parcial de cualquier gas en una mezcla de gases es la fracción de la presión total de la mezcla de gases atribuible a ese gas en proporción a su porcentaje.

Así que para la presión parcial de oxígeno tenemos

donde
− porcentaje de oxígeno en el aire (
);

R H − presión del aire en altitud H;

− presión parcial de vapor de agua en los pulmones (contrapresión para respirar
).

La presión parcial de oxígeno es de particular importancia para el estado fisiológico de una persona, ya que determina el proceso de intercambio de gases en el cuerpo.

El oxígeno, como cualquier gas, tiende a moverse desde un espacio en el que su presión parcial es mayor a un espacio con una presión más baja. En consecuencia, el proceso de saturación del cuerpo con oxígeno ocurre solo cuando la presión parcial de oxígeno en los pulmones (en el aire alveolar) es mayor que la presión parcial de oxígeno en la sangre que fluye hacia los alvéolos, y esta última será mayor que la presión parcial de oxígeno en los tejidos del cuerpo.

Para eliminar el dióxido de carbono del cuerpo, es necesario tener la relación de sus presiones parciales opuesta a la descrita, es decir el valor más alto de la presión parcial de dióxido de carbono debe estar en los tejidos, el más pequeño, en la sangre venosa y aún menos, en el aire alveolar.

A nivel del mar en R H= 760 mmHg Arte. la presión parcial de oxígeno es ≈150 mm Hg. Arte. Con tal
se garantiza la saturación normal de la sangre humana con oxígeno en el proceso de respiración. Al aumentar la altitud de vuelo
disminuye debido a la disminución PAG H(Figura 1).

Estudios fisiológicos especiales han establecido que la presión parcial mínima de oxígeno en el aire inhalado
Este número se llama el límite fisiológico de la estancia de una persona en una cabina abierta en términos de tamaño
.

La presión parcial de oxígeno es de 98 mm Hg. Arte. corresponde a la altura H= 3 kilómetros En
< 98 mmHg Arte. la discapacidad visual, la discapacidad auditiva, la reacción lenta y la pérdida del conocimiento por parte de una persona son posibles.

Para prevenir estos fenómenos en las aeronaves se utilizan sistemas de suministro de oxígeno (OSS), proporcionando
> 98 mm Hg Arte. en el aire inhalado en todos los modos de vuelo y en situaciones de emergencia.

Prácticamente en aviación, la altura H = 4 km como límite para vuelos sin dispositivos de oxígeno, es decir, las aeronaves con un techo de servicio inferior a 4 km no pueden tener un SPC.

1. Presión parcial de oxígeno y dióxido de carbono en el cuerpo humano en condiciones terrestres

Al cambiar los valores especificados en la tabla
y
interrumpido el intercambio normal de gases en los pulmones y en todo el cuerpo humano.

Me gustaría resumir la información sobre los principios del buceo en términos de respiración de gases en formato de conferencias magistrales, es decir cuando la comprensión de unos pocos principios elimina la necesidad de recordar muchos hechos.

Entonces, respirar bajo el agua requiere gas. Como opción más simple, suministro de aire, que es una mezcla de oxígeno (∼21 %), nitrógeno (∼78 %) y otros gases (∼1 %).

El principal factor es la presión del medio ambiente. De todas las unidades de presión posibles, utilizaremos "atmósfera técnica absoluta" o ATA. La presión en la superficie es de ∼1 ATA, cada 10 metros de inmersión en agua se le agrega ∼1 ATA.

Para un análisis más detallado, es importante comprender qué es la presión parcial, es decir, presión de un solo componente de la mezcla de gases. La presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de sus componentes. La presión parcial y la disolución de gases en líquidos están descritas por las leyes de Dalton y están más directamente relacionadas con el buceo, porque una persona es principalmente líquida. Aunque la presión parcial es proporcional a la relación molar de los gases en la mezcla, para el aire, la presión parcial se puede leer por concentración de volumen o peso, el error será menor al 10%.

Al bucear, la presión nos afecta de forma global. El regulador mantiene la presión del aire en el sistema de respiración, aproximadamente igual a la presión ambiental, menos exactamente lo necesario para la "inhalación". Entonces, a una profundidad de 10 metros, el aire inhalado por el globo tiene una presión de alrededor de 2 ATA. Una presión absoluta similar se observará en todo nuestro cuerpo. Por lo tanto, la presión parcial de oxígeno a esta profundidad será ~0,42 ATA, nitrógeno ~1,56 ATA

El impacto de la presión en el cuerpo es los siguientes factores clave.

1. Impacto mecánico en órganos y sistemas.

En resumen, no lo consideraremos en detalle: el cuerpo humano tiene una serie de cavidades llenas de aire y un cambio brusco de presión en cualquier dirección provoca una carga en los tejidos, membranas y órganos hasta daños mecánicos: barotrauma.

2. Saturación de tejidos con gases.

Al bucear (aumento de la presión), la presión parcial de los gases en las vías respiratorias es mayor que en los tejidos. Por lo tanto, los gases saturan la sangre y, a través del torrente sanguíneo, todos los tejidos del cuerpo se saturan. La tasa de saturación es diferente para diferentes tejidos y se caracteriza por un "período de saturación media", es decir, el tiempo durante el cual, a una presión de gas constante, la diferencia entre las presiones parciales del gas y los tejidos se reduce a la mitad. El proceso inverso se llama "desaturación", se produce durante el ascenso (disminución de la presión). En este caso, la presión parcial de los gases en los tejidos es más alta que la presión de los gases en los pulmones, ocurre el proceso inverso: se libera gas de la sangre en los pulmones, la sangre con una presión parcial ya más baja circula a través del cuerpo, los gases pasan de los tejidos a la sangre y nuevamente en un círculo. Un gas siempre se mueve de una presión parcial más alta a una más baja.

Es fundamentalmente importante que los diferentes gases tengan diferentes tasas de saturación/desaturación debido a sus propiedades físicas.

La solubilidad de los gases en los líquidos es mayor cuanto mayor es la presión. Si la cantidad de gas disuelto es mayor que el límite de solubilidad a una presión dada, se libera gas, incluso concentrado en forma de burbujas. Vemos esto cada vez que abrimos una botella de agua con gas. Dado que la tasa de eliminación de gas (desaturación de los tejidos) está limitada por las leyes físicas y el intercambio de gases a través de la sangre, una caída de presión demasiado rápida (ascenso rápido) puede provocar la formación de burbujas de gas directamente en los tejidos, vasos y cavidades del cuerpo. , interrumpiendo su trabajo hasta la muerte. Si la presión cae lentamente, entonces el cuerpo tiene tiempo para eliminar el gas "extra" debido a la diferencia de presiones parciales.

Para calcular estos procesos se utilizan modelos matemáticos de tejidos corporales, el más popular es el modelo de Albert Buhlmann, que tiene en cuenta 16 tipos de tejidos (compartimentos) con un tiempo de media saturación/media saturación de 4 a 635 minutos.

El mayor peligro es el gas inerte, que tiene la presión absoluta más alta, la mayoría de las veces es nitrógeno, que forma la base del aire y no participa en el metabolismo. Por este motivo, los principales cálculos en buceo masivo se realizan sobre nitrógeno, ya que. el efecto del oxígeno en términos de saturación es de órdenes de magnitud menor, mientras que se utiliza el concepto de "carga de nitrógeno", es decir la cantidad residual de nitrógeno disuelto en los tejidos.

Por lo tanto, la saturación del tejido depende de la composición de la mezcla de gases, la presión y la duración de su exposición. Para los niveles iniciales de buceo, existen restricciones en cuanto a la profundidad, la duración de la inmersión y el tiempo mínimo entre inmersiones, que obviamente no permiten bajo ninguna condición la saturación de los tejidos a niveles peligrosos, es decir, inmersiones sin descompresión, e incluso entonces es habitual realizar "paradas de seguridad".

Los buzos "avanzados" usan computadoras de buceo que calculan dinámicamente la saturación a partir de modelos según el gas y la presión, incluido el cálculo de un "techo de compresión", la profundidad por encima de la cual es potencialmente peligroso ascender según la saturación actual. Durante las inmersiones difíciles, las computadoras se duplican, sin mencionar el hecho de que generalmente no se practican inmersiones individuales.

3. Efectos bioquímicos de los gases

Nuestro cuerpo está adaptado al máximo al aire a presión atmosférica. Con el aumento de la presión, los gases que ni siquiera están involucrados en el metabolismo afectan al cuerpo de diversas formas, mientras que el efecto depende de la presión parcial de un gas en particular. Cada gas tiene sus propios límites de seguridad.

Oxígeno

Como participante clave en nuestro metabolismo, el oxígeno es el único gas que tiene un límite de seguridad no solo superior sino también inferior.

La presión parcial normal de oxígeno es ~0,21 ATA. La necesidad de oxígeno depende fuertemente del estado del cuerpo y de la actividad física, el nivel mínimo teórico requerido para mantener la actividad vital de un organismo sano en estado de completo reposo se estima en ∼0.08 ATA, el práctico es de ∼0.14 ATA . Una disminución en los niveles de oxígeno de "nominal" en primer lugar afecta la capacidad de actividad física y puede causar hipoxia o falta de oxígeno.

Al mismo tiempo, una alta presión parcial de oxígeno provoca una amplia gama de consecuencias negativas: envenenamiento por oxígeno o hiperoxia. De particular peligro en el buceo es su forma convulsiva, que se expresa en daños al sistema nervioso, convulsiones, lo que conlleva el riesgo de ahogamiento.

A efectos prácticos, se considera que el buceo tiene un límite de seguridad de ∼1,4 ATA, un límite de riesgo moderado es de ∼1,6 ATA. A una presión superior a ~2,4 ATA durante mucho tiempo, la probabilidad de intoxicación por oxígeno tiende a la unidad.

Así, simplemente dividiendo el nivel de oxígeno límite de 1.4 ATA por la presión parcial de oxígeno en la mezcla, se puede determinar la presión máxima segura del ambiente y establecer que es absolutamente seguro respirar oxígeno puro (100%, 1 ATA) a profundidades de hasta ∼4 metros (!! !), aire comprimido (21 %, 0,21 ATA) - hasta ∼57 metros, estándar "Nitrox-32" con un contenido de oxígeno del 32 % (0,32 ATA) - hasta ∼ 34 metros Del mismo modo, puede calcular los límites para riesgo moderado.

Dicen que es este fenómeno el que debe su nombre a "nitrox", ya que inicialmente esta palabra denotaba gases respiratorios con bajado contenido de oxígeno para trabajar a grandes profundidades, "enriquecido en nitrógeno", y solo entonces comenzó a descifrarse como "nitrógeno-oxígeno" y designar mezclas con elevado Contenido de oxígeno.

Debe tenerse en cuenta que un aumento de la presión parcial de oxígeno en cualquier caso afecta el sistema nervioso y los pulmones, y estos son diferentes tipos de efectos. Además, el efecto tiende a acumularse en una serie de inmersiones. Para tener en cuenta el impacto en el sistema nervioso central, el concepto de "límite de oxígeno" se utiliza como unidad de cuenta, con la ayuda de la cual se determinan los límites de seguridad para una exposición única y diaria. Se pueden encontrar tablas y cálculos detallados.

Además, el aumento de la presión de oxígeno afecta negativamente a los pulmones, para dar cuenta de este fenómeno, se utilizan "unidades de resistencia de oxígeno", que se calculan de acuerdo con tablas especiales que correlacionan la presión parcial de oxígeno y el número de "unidades por minuto". Por ejemplo, 1,2 ATA nos da 1,32 OTU por minuto. El límite de seguridad reconocido es de 1425 unidades por día.

De lo anterior, en particular, debe quedar claro que una estancia segura a grandes profundidades requiere una mezcla con un contenido de oxígeno reducido, que es irrespirable a una presión más baja. Por ejemplo, a una profundidad de 100 metros (11 ATA), la concentración de oxígeno en la mezcla no debe exceder el 12% y, en la práctica, será aún menor. Es imposible respirar tal mezcla en la superficie.

Nitrógeno

El nitrógeno no es metabolizado por el cuerpo y no tiene límite inferior. Con el aumento de la presión, el nitrógeno tiene un efecto tóxico sobre el sistema nervioso, similar a la intoxicación por drogas o alcohol, conocida como "narcosis por nitrógeno".

Los mecanismos de acción no están exactamente aclarados, los límites del efecto son puramente individuales y dependen tanto de las características del organismo como de su condición. Así, se sabe que potencia el efecto del cansancio, la resaca, todo tipo de estados depresivos del cuerpo como resfriados, etc.

Las manifestaciones menores en forma de un estado comparable a una intoxicación leve son posibles a cualquier profundidad, se aplica la "regla de martini" empírica, según la cual la exposición al nitrógeno es comparable a un vaso de martini seco con el estómago vacío por cada 10 metros de profundidad. que no es peligroso y añade buen humor. El nitrógeno acumulado durante el buceo habitual también afecta a la psique de forma similar a las drogas blandas y el alcohol, de lo que el propio autor es testigo y participante. Se manifiesta en sueños vívidos y "narcóticos", en particular, actúa en unas pocas horas. Y sí, los buzos son un poco drogadictos. Nitrógeno.

El peligro está representado por fuertes manifestaciones, que se caracterizan por un rápido aumento hasta una pérdida completa de adecuación, orientación en el espacio y el tiempo, alucinaciones, que pueden conducir a la muerte. Una persona puede precipitarse fácilmente a las profundidades, porque hace frío allí o supuestamente vio algo allí, olvidar que está bajo el agua y "respirar profundamente", escupir la boquilla, etc. En sí misma, la exposición al nitrógeno no es letal ni dañina, pero las consecuencias en condiciones de buceo pueden ser trágicas. Es característico que con una disminución de la presión, estas manifestaciones pasan con la misma rapidez, a veces es suficiente elevarse solo 2..3 metros para "sobrar bruscamente".

La probabilidad de una fuerte manifestación a las profundidades aceptadas para el buceo recreativo de nivel básico (hasta 18 m, ∼2,2 ATA) se evalúa como muy baja. De acuerdo con las estadísticas disponibles, los casos de envenenamiento grave se vuelven bastante probables a partir de los 30 metros de profundidad (∼3,2 ATA), y luego la probabilidad aumenta a medida que aumenta la presión. Al mismo tiempo, las personas con estabilidad individual pueden no experimentar problemas de mucha mayor profundidad.

La única forma de contrarrestar es el autocontrol constante y el control de un compañero con una disminución inmediata de la profundidad en caso de sospecha de intoxicación por nitrógeno. El uso de "nitrox" reduce la probabilidad de envenenamiento por nitrógeno, por supuesto, dentro de los límites de profundidad debido al oxígeno.

Helio y otros gases

En el buceo técnico y profesional también se utilizan otros gases, en particular, el helio. Se conocen ejemplos del uso de hidrógeno e incluso neón en mezclas profundas. Estos gases se caracterizan por una alta tasa de saturación/desaturación, los efectos de envenenamiento del helio se observan a presiones superiores a 12 ATA y pueden ser, paradójicamente, compensados ​​por nitrógeno. Sin embargo, no se usan mucho debido a su alto costo, por lo que es prácticamente imposible que un buzo promedio los encuentre, y si el lector está realmente interesado en tales preguntas, entonces ya necesita usar literatura profesional, y no esta modesta revisión.

Al usar cualquier mezcla, la lógica de cálculo sigue siendo la misma que se describe anteriormente, solo se usan límites y parámetros específicos de gas, y para inmersiones técnicas profundas, generalmente se usan varias composiciones diferentes: para respirar en el descenso, trabajar en el fondo y De manera escalonada con la descompresión, las composiciones de estos gases se optimizan en función de la lógica de su movimiento en el cuerpo descrita anteriormente.

Conclusión práctica

La comprensión de estas tesis permite dar sentido a muchas de las restricciones y reglas dadas en los cursos, lo cual es absolutamente necesario tanto para su posterior desarrollo como para su correcta violación.

Se recomienda el uso de Nitrox en el buceo normal porque reduce la carga de nitrógeno en el cuerpo incluso si te mantienes completamente dentro de los límites del buceo recreativo, esto es una mejor sensación, más diversión, menos consecuencias. Sin embargo, si va a bucear profundo y con frecuencia, debe recordar no solo sus beneficios, sino también la posible intoxicación por oxígeno. Siempre verifique personalmente los niveles de oxígeno y determine sus límites.

El envenenamiento por nitrógeno es el problema más probable que puede encontrar, siempre sea considerado con usted y su pareja.

Por separado, me gustaría llamar la atención sobre el hecho de que la lectura de este texto no significa que el lector haya dominado el conjunto completo de información para comprender el trabajo con gases durante inmersiones difíciles. Para la aplicación práctica, esto es completamente insuficiente. Esto es solo un punto de partida y una comprensión básica, nada más.

(La última columna muestra el contenido de O 2, a partir del cual se puede reproducir la presión parcial correspondiente al nivel del mar (100 mm Hg = 13,3 kPa)

Arroz. 4. Zonas de influencia de la deficiencia de oxígeno al subir a una altura

3. Zona de compensación incompleta (zona de peligro). Se implementa en altitudes de 4000 m a 7000 m Las personas no adaptadas desarrollan diversos trastornos. Cuando se supera el límite de seguridad (umbral de perturbación), el rendimiento físico cae bruscamente, la capacidad de tomar decisiones se debilita, la presión arterial disminuye, la conciencia se debilita gradualmente; posibles espasmos musculares. Estos cambios son reversibles.

4. Zona crítica. Comienza a partir de 7000 my más. P A O 2 disminuye umbral crítico - aquellas. su valor más bajo, en el que todavía se puede llevar a cabo la respiración tisular. Según diversos autores, el valor de este indicador oscila entre 27 y 33 mm Hg. Arte. (VB Malkin, 1979). Los trastornos potencialmente letales del sistema nervioso central ocurren en forma de inhibición de los centros respiratorio y vasomotor, el desarrollo de un estado inconsciente y convulsiones. En la zona crítica, la duración de la deficiencia de oxígeno tiene una importancia decisiva para la conservación de la vida. Un rápido aumento de RO 2 en el aire inhalado puede prevenir la muerte.

Por lo tanto, el efecto sobre el cuerpo de una presión parcial reducida de oxígeno en el aire inhalado en condiciones de una caída en la presión barométrica no se realiza inmediatamente, sino al alcanzar un cierto umbral de reacción correspondiente a una altitud de aproximadamente 2000 m (Fig. 5).

Figura 5. Curvas de disociación de oxihemoglobina (Hb) y oximioglobina (Mb)

en forma de S la configuración de esta curva, debido a una molécula de hemoglobina se une a cuatro moléculas de oxígeno juega un papel importante en el transporte de oxígeno en la sangre. En el proceso de absorción de oxígeno por la sangre, la PaO 2 se acerca a 90-95 mm Hg, en la que la saturación de la hemoglobina con oxígeno es de aproximadamente el 97%. Al mismo tiempo, dado que la curva de disociación de la oxihemoglobina en su parte derecha es casi horizontal, con una caída de la PaO 2 en el rango de 90 a 60 mm Hg. Arte. la saturación de la hemoglobina con oxígeno no disminuye mucho: del 97 al 90%. Por lo tanto, debido a esta característica, una caída de PaO 2 en el rango indicado (90-60 mm Hg) solo afectará levemente la saturación de oxígeno en sangre, es decir, sobre el desarrollo de hipoxemia. Este último aumentará después de superar el límite inferior de PaO 2: 60 mm Hg. Art., cuando la curva de disociación de la oxihemoglobina pasa de una posición horizontal a una vertical. A una altitud de 2000 m, la PaO 2 es de 76 mm Hg. Arte. (10,1 kPa).

Además, la caída de la PaO 2 y la violación de la saturación de la hemoglobina con oxígeno se compensarán parcialmente con el aumento de la ventilación, el aumento de la velocidad del flujo sanguíneo, la movilización de la sangre depositada y el uso de la reserva de oxígeno de la sangre.

Una característica de la hipoxia hipóxica hipobárica, que se desarrolla al escalar montañas, no es solo hipoxemia, pero también hipocapnia (consecuencia de la hiperventilación compensatoria de los alvéolos). Este último determina la formación alcalosis gaseosa con el correspondiente desplazamiento de la curva de disociación de la oxihemoglobina hacia la izquierda . Aquellas. hay un aumento en la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, lo que reduce el flujo de este último hacia los tejidos. Además, la alcalosis respiratoria conduce a la hipoxia isquémica del cerebro (espasmo de los vasos cerebrales), así como a un aumento de la capacidad intravascular (dilatación de las arteriolas somáticas). El resultado de dicha dilatación es el depósito patológico de sangre en la periferia, acompañado de una violación del flujo sanguíneo sistémico (caída en BCC y gasto cardíaco) y orgánico (microcirculación alterada). Por lo tanto, mecanismo exógeno de la hipoxia hipóxica hipobárica, debido a una disminución en la presión parcial de oxígeno en el aire inhalado, se complementará mecanismos endógenos (hémicos y circulatorios) de la hipoxia, que determinará el posterior desarrollo de acidosis metabólica(Figura 6).

En condiciones normales, una persona respira aire ordinario, que tiene una composición relativamente constante (Tabla 1). El aire exhalado siempre contiene menos oxígeno y más dióxido de carbono. La menor cantidad de oxígeno y la mayor cantidad de dióxido de carbono en el aire alveolar. La diferencia en la composición del aire alveolar y exhalado se explica por el hecho de que este último es una mezcla de aire del espacio muerto y aire alveolar.

El aire alveolar es el ambiente gaseoso interno del cuerpo. La composición gaseosa de la sangre arterial depende de su composición. Los mecanismos reguladores mantienen la constancia de la composición del aire alveolar. La composición del aire alveolar durante la respiración tranquila depende poco de las fases de inhalación y exhalación. Por ejemplo, el contenido de dióxido de carbono al final de la inhalación es solo un 0,2-0,3% menor que al final de la exhalación, ya que solo se renueva 1/7 del aire alveolar con cada respiración. Además, fluye continuamente, durante la inhalación y la exhalación, lo que ayuda a igualar la composición del aire alveolar. Con la respiración profunda, aumenta la dependencia de la composición del aire alveolar de la inhalación y la exhalación.

Tabla 1. Composición del aire (en %)

El intercambio de gases en los pulmones se lleva a cabo como resultado de la difusión de oxígeno del aire alveolar a la sangre (alrededor de 500 litros por día) y dióxido de carbono de la sangre al aire alveolar (alrededor de 430 litros por día). La difusión ocurre debido a la diferencia en la presión parcial de estos gases en el aire alveolar y su tensión en la sangre.

Presión parcial de gas: concepto y fórmula

Gas a presión parcial en una mezcla de gases en proporción al porcentaje de gas y la presión total de la mezcla:

Para aire: P atmosférica = 760 mm Hg. Arte.; Con oxígeno = 20,95%.

Depende de la naturaleza del gas. Toda la mezcla de gases del aire atmosférico se toma como 100%, tiene una presión de 760 mm Hg. Art., y parte del gas (oxígeno - 20,95%) se toma como X. Por tanto, la presión parcial de oxígeno en la mezcla de aire es de 159 mm Hg. Arte. Al calcular la presión parcial de los gases en el aire alveolar, se debe tener en cuenta que está saturado con vapor de agua, cuya presión es de 47 mm Hg. Arte. En consecuencia, la parte de la mezcla de gases que forma parte del aire alveolar tiene una presión de menos de 760 mm Hg. Art., y 760 - 47 \u003d 713 mm Hg. Arte. Esta presión se toma como 100%. A partir de aquí, es fácil calcular que la presión parcial de oxígeno, que está contenida en el aire alveolar en una cantidad del 14,3%, será igual a 102 mm Hg. Arte.; en consecuencia, el cálculo de la presión parcial de dióxido de carbono muestra que es igual a 40 mm Hg. Arte.

La presión parcial de oxígeno y dióxido de carbono en el aire alveolar es la fuerza con la que las moléculas de estos gases tienden a penetrar a través de la membrana alveolar en la sangre.

La difusión de gases a través de la barrera obedece a la ley de Fick; dado que el grosor de la membrana y el área de difusión son iguales, la difusión depende del coeficiente de difusión y del gradiente de presión:

Q gas- el volumen de gas que pasa a través del tejido por unidad de tiempo; S - área de tejido; DK-coeficiente de difusión del gas; (P 1, - P 2) - gradiente de presión parcial de gas; T es el grosor de la barrera tisular.

Si tenemos en cuenta que en la sangre alveolar que va a los pulmones, la tensión parcial de oxígeno es de 40 mm Hg. Art., y dióxido de carbono - 46-48 mm Hg. Art., entonces el gradiente de presión que determina la difusión de gases en los pulmones será: para oxígeno 102 - 40 = 62 mm Hg. Arte.; para dióxido de carbono 40 - 46 (48) \u003d menos 6 - menos 8 mm Hg. Arte. Dado que el coeficiente de difusión del dióxido de carbono es 25 veces mayor que el del oxígeno, el dióxido de carbono sale de los capilares hacia los alvéolos de forma más activa que el oxígeno en la dirección opuesta.

En la sangre, los gases se encuentran disueltos (libres) y químicamente unidos. La difusión involucra solo moléculas de gas disueltas. La cantidad de gas que se disuelve en un líquido depende de:

• sobre la composición del líquido;
• volumen y presión de gas en líquido;
• temperatura del líquido;
• la naturaleza del gas en estudio.

Cuanto mayor sea la presión de un gas dado y la temperatura, más se disuelve el gas en el líquido. A una presión de 760 mm Hg. Arte. y una temperatura de 38°C, 2,2% de oxígeno y 5,1% de dióxido de carbono se disuelven en 1 ml de sangre.

La disolución de un gas en un líquido continúa hasta que se alcanza un equilibrio dinámico entre el número de moléculas de gas que se disuelven y escapan al medio gaseoso. La fuerza con la que las moléculas de un gas disuelto tienden a escapar hacia un medio gaseoso se denomina presión de un gas en un líquido. Así, en el equilibrio, la presión del gas es igual a la presión parcial del gas en el líquido.

Si la presión parcial de un gas es mayor que su voltaje, entonces el gas se disolverá. Si la presión parcial del gas está por debajo de su voltaje, entonces el gas saldrá de la solución al medio gaseoso.

La presión parcial y la tensión de oxígeno y dióxido de carbono en los pulmones se dan en la Tabla. 2.

Tabla 2. Presión y tensión parciales de oxígeno y dióxido de carbono en los pulmones (en mmHg)

La difusión de oxígeno es proporcionada por la diferencia de presiones parciales en los alvéolos y la sangre, que es igual a 62 mm Hg. Art., y para el dióxido de carbono, es solo de unos 6 mm Hg. Arte. El tiempo de flujo de sangre a través de los capilares del círculo pequeño (un promedio de 0,7 s) es suficiente para la igualación casi completa de la presión parcial y la tensión del gas: el oxígeno se disuelve en la sangre y el dióxido de carbono pasa al aire alveolar. La transición del dióxido de carbono al aire alveolar con una diferencia de presión relativamente pequeña se explica por la alta capacidad de difusión de este gas en los pulmones.