Чем мы дышим состав воздуха


Люди дышат воздух который состоит примерно из 78 процентов азота, 21 процента кислорода и 1 процента углекислого газа и аргона. Отслеживаемые газы включают криптон, метан, неон, гелий и водород. Воздух обычно содержит следовые количества водяного пара, а также с большими концентрациями, происходящими вблизи уровня моря.

В то время как большое количество азота в воздухе обычно не влияет на людей, в некоторых случаях это может стать чрезвычайно опасным. Когда дайвер дышит воздухом глубоко под водой, где давление высокое, избыточный азот проникает в кровоток. Когда дайвер поднимается, азот может медленно отступить и выдохнуть. Однако, если он поднимается слишком быстро, азот выходит из раствора в его крови, вызывая сильную боль и мышечные спазмы. Необработанная декомпрессионная болезнь может быть фатальной.

Азот в нормальном воздухе может также действовать как наркотик под давлением. По этой причине дайверы, которые спускаются в глубокие воды, обычно используют тщательно регулируемую смесь кислорода и гелия для предотвращения головокружения, сонливости и потери координации.

Урок 1: что такое воздух

Кстати, Джозеф Блэк изначально увлекался только гуманитарными науками, в частности философией. И если бы не твердая рука его отца и настоятельные рекомендации перейти к физике и химии, открытия могло бы и не быть.

Урок 2: Какие газы входят в состав воздуха

Оговоримся сразу, азот в воздухе занимает большую часть, однако и химический состав оставшейся доли весьма интересен и разнообразен. Если коротко, то список основных элементов выглядит следующим образом.

Элемент % по объему % по массе
Азот 78,084 75,5
Кислород 20,9476 23,15
Аргон 0, 934 1,292
Углекислый газ 0,0314 0,046
Неон 0,001818 0,0014
Метан 0,0002 0,000084
Гелий 0,000524 0,000073
Криптон 0,000114 0,003
Водород 0,00005 0,00008
Ксенон 0,0000087 0,00004

Однако дадим и небольшие пояснения по функциям этих химических элементов.

Содержание азота в воздухе – 78% по объему и 75% по массе, то есть этот элемент доминирует в атмосфере, имеет звание одного из самых распространенных на Земле, и, кроме того, содержится и за пределами зоны обитания человека – на Уране, Нептуне и в межзвездных пространствах. Итак, сколько азота в воздухе, мы уже разобрались, остался вопрос о его функции. Азот необходим для существования живых существ, он входит в состав:

  • белков;
  • аминокислот;
  • нуклеиновых кислот;
  • хлорофилла;
  • гемоглобина и др.

В среднем около 2% живой клетки составляют как раз атомы азота, что объясняет, зачем столько азота в воздухе в процентах объема и массы.
Азот также является одним из инертных газов, добываемых из атмосферного воздуха. Из него синтезируют аммиак, используют для охлаждения и в других целях.

Содержание кислорода в воздухе – один из самых популярных вопросов. Сохраняя интригу, отвлечемся на один забавный факт: кислород открыли дважды – в 1771 и 1774 годах, однако из-за разницы в публикациях открытия, почести открытия элемента достались английскому химику Джозефу Пристли, который фактически выделил кислород вторым. Итак, доля кислорода в воздухе колеблется около 21% по объему и 23% по массе. Вместе с азотом эти два газа образуют 99% всего земного воздуха. Однако процент кислорода в воздухе меньше, чем азота, и при этом мы не испытываем проблем с дыханием. Дело в том, что количество кислорода в воздухе оптимально рассчитано именно для нормального дыхания, в чистом виде этот газ действует на организм подобно яду, приводит к затруднениям в работе нервной системы, сбоям дыхания и кровообращения. При этом недостаток кислорода также негативно сказывается на здоровье, вызывая кислородное голодание и все связанные с ним неприятные симптомы. Поэтому сколько кислорода в воздухе содержится, столько и нужно для здорового полноценного дыхания.

Читайте также:  Пневмококковая инфекция симптомы у детей

Аргон в воздухе занимает третье место, он не имеет запаха, цвета и вкуса. Значимой биологической роли этого газа не выявлено, однако он обладает наркотическим эффектом и даже считается допингом. Добытый из атмосферы аргон используют в промышленности, медицине, для создания искусственной атмосферы, химического синтеза, пожаротушения, создания лазеров и пр.

Тот самый загадочный свет дискотечных фонарей, яркие вывески и современные фары используют пятый по распространенности химический элемент, который также вдыхает человек – неон. Как и многие инертные газы, неон оказывает на человека наркотическое действие при определенном давлении, однако именно этот газ используют в подготовке водолазов и других людей, работающих при повышенном давлении. Также неоново-гелиевые смеси используются в медицине при расстройствах дыхания, сам неон используют для охлаждения, в производстве сигнальных огней и тех самых неоновых ламп. Однако, вопреки стереотипу, неоновый свет не синий, а красный. Все остальные цвета дают лампы с другими газами.

Метан и воздух имеют очень древнюю историю: в первичной атмосфере, еще до появления человека, метан был в куда большем количестве. Сейчас этот газ, добываемый и используемый как топливо и сырье в производстве, не так широко распространен в атмосфере, но по-прежнему выделяется из Земли. Современные исследования устанавливают роль метана в дыхании и жизнедеятельности организма человека, однако авторитетных данных на этот счет пока нет.

Посмотрев, сколько гелия в воздухе, любой поймет, что этот газ не относится к числу первостепенных по важности. Действительно, сложно определить биологическое значение этого газа. Не считая забавного искажения голоса при вдыхании гелия из шарика Однако гелий широко применяется в промышленности: в металлургии, пищевой промышленности, для наполнения воздухоплавающих судов и метеорологических зондов, в лазерах, ядерных реакторах и т.д.

Речь не идет о родине Супермена Криптон – инертный газ, который в три раза тяжелее воздуха, химически инертен, добывается из воздуха, используется в лампах накаливания, лазерах и все еще активно изучается. Из интересных свойств криптона стоит отметить, что при давлении в 3,5 атмосферы он оказывает наркотический эффект на человека, а при 6 атмосферах приобретает резкий запах.

Читайте также:  Дыхательная гимнастика при всд

Водород в воздухе занимает 0,00005% по объему и 0,00008% по массе, но при этом именно он – самый распространенный элемент во Вселенной. О его истории, производстве и применении вполне можно написать отдельную статью, поэтому сейчас ограничимся небольшим списком отраслей: химическая, топливная, пищевая промышленности, авиация, метеорология, электроэнергетика.

Урок 3: Физические свойства воздуха

Как и у всякой смеси веществ, сегодня можно установить физические свойства воздуха.

Свойство Значение
Средняя молярная масса (средняя масса одного моля вещества) 28,98 г/моль
Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении 1,29 кг/м3
Средняя удельная теплоемкость при постоянном давлении 1,005 кДж / (кг·К)
Средняя удельная теплоемкость при постоянном объеме 0,717 кДж/(кг·К)
Показатель адиабаты (отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме) 1,40
Теплопроводность при 0℃ 0,0243 Вт / (м·К)
Скорость звука в воздухе при нормальных условиях 331 м/с (1193 км/ч)
Средний коэффициент теплового расширения в интервале температур 0–100°C (изменение объема при постепенном увеличении температуры при постоянном давлении) 3,67·10−3 1/К
Коэффициент динамической вязкости воздуха при нормальных условиях (динамическая вязкость – внутреннее сопротивление молекул движению внутри вещества согласно закону Ньютона) 17,2 мкПа·с
Растворимость воздуха в воде 29,18 см3/л
Показатель преломления при нормальных условиях (показатель преломления означает изменение угла движения световых и любых других волн в веществе) 1,0002926
Коэффициент изменения показателя преломления 2,8·10−9 1/Pa
Средняя поляризуемость молекулы 1,7·10−30

Дышите чистым и свободным от загрязнений воздухом и будьте здоровы!

Чем же мы дышим?

За все время существования человечества состав земной атмосферы практически не менялся. Наши предки дышали воздухом, который на 78 % состоял из азота и на 21 % – из кислорода. Еще один процент – аргон и углекислый газ. Остальные газы составляли лишь 0,0004 %. Остальные газы: неон, криптон, метан, гелий, ксенон, окислы азота, оксид углерода (угарный газ), водород, аммиак, окислы серы, сероводород, углеводороды. И пусть на долю этих веществ приходится всего около четырех десятитысячных процента, когда их концентрация в воздухе современного мегаполиса превышает предельно допустимую, они существенно отравляют нам жизнь.

Научно-технический прогресс, помимо удобств и комфорта, подарил человечеству разнообразные аллергические заболевания.С каждым годом количество загрязнителей растет, в воздухе появляются новые опасные и токсичные химические вещества, меняющие состав атмосферы в крупных мегаполисах. Сейчас на нашей планете практически не осталось мест, где бы в воздухе не было отравляющих веществ. Даже во льдах Антарктиды ученые обнаружили различные антропогенные загрязнители, а ведь там нет никаких промышленных производств.


  • Летучие органические загрязнители (ЛОС) – токсичные (ядовитые) газы, выхлопы автотранспорта, табачный дым, городской смог
Читайте также:  Карбоник дыхательный тренажер отзывы

Атмосфера современного мегаполиса и его пригорода содержит огромное количество природных загрязнителей – угарный газ, окислы азота, озон. Также ученые находят в воздухе и антропогенные токсичные химические загрязнители, такие как фенол, формальдегид, стирол, бензальдегиды, количество которых в десятки раз превышает предельно допустимые концентрации.

На самом деле, все перечисленное – далеко не полный перечень того, чем мы дышим на улицах городов. А ведь даже в малых дозах эти вещества могут вызывать отравление. К тому же они сравнительно легко вступают в химические реакции с кислородом и другими окислителями, что приводит к образованию еще более опасных загрязнителей.

  • Пыль и аэрозоли – домашняя пыль, пылевые клещи, аллергены и сапрофиты

Придорожная пыль деревенского проселка, конечно, неприятна, но не столь опасна, как та же пыль у ворот химкомбината или лакокрасочного цеха. Все дело в том, что ее частички, покрытые пленкой воды, способны поглощать (адсорбировать) и переносить на большие расстояния огромные количества химических веществ, в том числе и вредных.

Например, угольная пыль из выхлопа дизельного автомобиля содержит продукты неполного сгорания (бенз(а)пирен, альдегиды, соединения серы) и является страшным ядом – канцерогеном и мутагеном. Она способна привести к респираторным расстройствам при разовом воздействии и к онкологическим заболеваниям.

  • Запахи. Ароматические углеводороды – ароматические вещества

Запах – это специфическое ощущение присутствия в воздухе летучих ароматных веществ (ЛАВ), обнаруживаемых рецепторами обоняния, расположенными в носовой полости человека.

Восприятие ароматов субъективно: одни нам приятны, другие – нет. Однако все сходятся во мнении, что сильные запахи досаждают и могут служить причиной плохого самочувствия. Более того, многие резкие запахи (например еды или табака) способны пропитывать собой окружающее пространство: стены дома, мягкую мебель, текстиль, одежду.

  • Бактериальные загрязнители – вирусы, бактерии, споры грибов и плесени

ОРВИ (90 % инфекций) передается воздушно-капельным или воздушно-пылевым путем. Болезнетворные микробы подстерегают нас непосредственно в доме и офисе: вирусы и грибки очень любят селиться рядом с человеком. Любопытно, что в пустующих помещениях они не живут.

Загрязнители воздуха делятся на газообразные, аэрозольные и микробиологические. Все они либо сами являются источниками запахов, либо способны переносить (распространять) как запахи, так и токсичные вещества. Например: запах табачного дыма – аэрозольное загрязнение, запах пепельницы с потухшими окурками – газовое загрязнение, а запах плесени – биоаэрозоль с адсорбированными молекулами запаха. Чтобы очистить воздух от всех классов загрязнителей, в современных воздухоочистителях, как правило, применяются несколько типов фильтров.

Читайте также:
Adblock
detector