атмосферний

Часто кажуть, що, Коли ми набираємо висоту в горах, концентрація кисню в повітрі зменшується, і, отже, ми починаємо відчувати страшні наслідки висотної хвороби: сильна втома, запаморочення, головний біль, тахікардія, нудота і навіть набряк легенів у найважчих випадках. Однак ця інформація є не зовсім правильною, і важливо її уточнити.

У перші 100 кілометрів атмосфери, концентрація кисню в повітрі залишається стабільною, тобто 21% кисню, разом з 78% азоту та 1% інших газів. Як ви можете зрозуміти, ці 100 кілометрів набагато перевищують майже 9 кілометрів висоти Евересту. То де де плутанина?

Склад повітря містить 21% кисню в перші 100 кілометрів атмосфери (зображення взято з biopedia.com)

Як ми щойно вказали, по висоті концентрація кисню в повітрі не зменшується, оскільки це залишається стабільним приблизно до 100 кілометрів. Знижується атмосферний тиск і, отже, тиск усіх газів (азоту, кисню тощо). Атмосферний тиск - це тиск, який чиниться на наші голови повітряним стовпом, який ми маємо на планеті, і він зменшується, коли ми набираємо висоту: чим вище висота, тим менше частинок повітря (менша вага повітряного стовпа), тому тиск нижчий.

Зв'язок між висотою та атмосферним тиском (зображення від Cruithne9, через Wikimedia Commons)

На наведеному графіку ви можете бачити залежність між висотою, виміряною в метрах (вісь X, горизонтальна), та атмосферним тиском, виміряним в кілопаскалях кПа (вісь Y, вертикальна). Тому, У той час як на рівні моря атмосферний тиск становить 100 кПа, на 8848 метрів (Еверест) він падає до 34 кПа. Це означає, що на вершині Евересту кількість молекул у повітрі (включаючи кисень) становить 34% порівняно зі 100% на рівні моря.

З’ясуємо останнє. Якщо ми наповнимо взуттєву коробку повітрям на пляжі, вона буде містити 21% кисню (як ми вказали на початку статті) з максимальним атмосферним тиском, тобто 100% молекул повітря (кисень включений) у згаданому ящику. Однак, якщо ми заповнимо ту саму взуттєву коробку повітрям на вершині Евересту, вона все одно матиме однакову концентрацію 21% кисню порівняно з іншими газами, але відносним або частковим чином, враховуючи, що кількість молекул повітря (включаючи кисень) ) буде знижено до 34% порівняно з рівнем моря через нижчий атмосферний тиск. Це перетворюється на парціальний тиск кисню (pO2) 7,1 кПа (результат зменшення концентрації 21% кисню в повітрі на 34%) на Евересті (див. Графік нижче). Тобто, коли тиск у висоті зменшується, молекули повітря відокремлюються і виходять із взуттєвої коробки, маючи меншу кількість молекул на той самий об’єм.

Тому, На вершині Евересту ми дихаємо такою ж концентрацією повітря, як і на пляжі, але кількість молекул кисню менша через зменшення атмосферного тиску. Отже, хоча в легені проникає той самий об’єм повітря, що і на рівні моря, але при зменшенні парціального тиску повітря насичення киснем у крові зменшується, тому надходження кисню до тканин порушується, і у них з’являються страшні симптоми висотної хвороби.

Зв'язок між висотою та атмосферним тиском (кПа) (зображення взято з www.saddlespace.org)

Підсумовуючи: Коли ми піднімаємося на гору, концентрація кисню в повітрі не знижується, але кількість молекул повітря, включаючи кисень: відношення кисню до інших газів залишається незмінним на рівні 21%. Кисень почне зменшуватися лише тоді, коли ми перевищимо 100 кілометрів.

Нарешті, атмосферний тиск вимірюється не лише в кілопаскалях, як це видно на двох графіках, але і в міліметри ртутного стовпа (мм рт. ст.) і в барах (бар). У цьому сенсі, хоча на рівні моря атмосферний тиск становить 760 мм рт.ст. або 1013 бар, на 1000 метрів він становить лише 674 мм рт. Ст. Або 898 бар, а при 9000 231 мм рт.ст. або 238 бар. Ви можете побачити взаємозв'язок між цими показниками в наступній таблиці: