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第三章空气、氧气在体内的过程
空气与大气压力
空气是由氮(N2)、氧(O2)、二氧化碳(CO2)、氢(H2)以及氩(A2)、氦(He)等惰性气体组成的混合气体,被地心吸引力牢牢地吸附在地球周围。地球周围的空气约2000km厚,称大气层。空气虽轻,但2000km厚的空气对地球表面及地表面上的人和物多少也应有一些压力。
一、大气压力和压力单位
从物理学角度讲,空气分子对地球表面的撞击 力,称为大气压力,而把单位面积所受到的撞击力叫做压强。标准大气压力,是指摄氏零度(0℃)条件下,在纬度45度的海平面上,所受到的大气压力(干燥空气)称标准大气压力。经测量,标准大气压力等于760mmHg/cm2,即每平方厘米承受760mmHg的压力。
760mmHg/cm2=76cmHg/cm2=76×13.6g/cm2=1033.6g/cm2=1.0336kg/cm2。
一个标准大气压力相当于每平方厘米承受1.0336kg,约1公斤压力。
衡量压力的单位,习惯使用毫米汞柱(mmHg)也称托(Torr),国际通用帕(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa),参考表3—1。
1MPa=1000kPa=1000000Pa,
1mmHg=133.3Pa=0.133kPa
1个大气压力(1ATA)=760mmHg=760
×0.133kPa=101.08kPa=100kPa=0.1MPa
二、空气对人体的压力
成人的体表面积1.2~15m2。以1.2m2计算: l.2m2=l.2m×1.2m=120cm×120cm=14400cm2
人的体表面积为14400cm2,标准大气压力为1.0336kg/cm2,整个人体要承受压力为1.0333kg/cm2
× 14400cm2=14883.84kg=14.88t,约15t。这个重量足以使人们目瞪口呆。为什么人能承受15t的大气压力,不但没被压坏,而且没有任何感觉?原因是:
l.人体表面受压均匀,而非局部受压。
2.水的不可压缩性。虽然从物理学角度说任何物质(包括固体和液体)都可以被压缩,但固体和液体受压时体积改变微乎其微,例如水在10℃条件下每增加一个大气压力,体积仅减少1/2万,完全可以忽略不计,也可以说水是不可压缩的。人体内水分占75%,比例较高,实质性脏器的含水量约占70%~80%,所以在大气压力下内脏不会缩小变形,不会被压伤。
3.人体内空腔脏器均与外界相通,体内外压力相等,不造成压差,不会被压伤。
表3—1 气体压力单位换算表
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大
气
压
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牛顿/米2
|
巴
|
毫巴
|
公斤/厘米2
|
克/厘米2
(厘米水柱/厘米2
|
毫米汞柱(mmHg
/cm2)
|
英寸
汞柱
|
磅/
英寸2△
|
|
1个大气压(ATA)
|
1
|
1.013
×105
|
1.013
|
1013
|
1.033
|
1033
|
760
|
29.92
|
14.70
|
|
1牛顿/米2
|
0.9869
×10-5
|
1
|
10-5
|
0.01
|
1.02×10-5
|
0.0102
|
0.0075
|
0.2953
×10-3
|
0.1451
×10-3
|
|
1巴
|
0.9869
×10-3
|
105
|
1
|
1000
|
1.02
|
1020
|
750.1
|
0.02953
|
0.01451
|
|
1毫巴
|
0.9869
×10-3
|
100
|
0.001
|
1
|
0.00102
|
1.02
|
0.7501
|
0.02953
|
0.01451
|
|
1公斤/厘米2
(kg/cm2)
|
0.9869
×10-3
|
0.9807
×105
|
0.9807
|
980.7
|
1
|
1000
|
735
|
28.94
|
14.22
|
|
1克水/厘米2
(gH2O2/cm2)
|
0.0009681
|
98.07
|
0.9807
×10-3
|
0.9807
|
0.001
|
1
|
0.735
|
0.02894
|
0.01422
|
|
1毫米汞柱(mmHg/cm2)
|
0.001316
|
133.3
|
0.001333
|
1.333
|
0.00136
|
1.36
|
1
|
0.03937
|
0.019534
|
|
1英寸汞柱
|
0.0334
|
3386
|
0.03386
|
33.86
|
0.03453
|
34.53
|
25.4
|
1
|
0.4910
|
|
1磅/英寸2△
|
0.06894
|
6895
|
0.06895
|
68.95
|
0.0703
|
70.3
|
51.70
|
2.035
|
1
|
  
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