Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете

За сутки человек вдыхает около 10 000 л воздуха, в котором содержится около 2000 л О₂, причем из него поглощается лишь пятая часть, т. е. 400 л. При этом в воздух выделяется 400/1,2 = 330 л (0,33 м³) СО₂, и его концентрация составит (0,33/50) · 100 = 0,66 %. Значит, пока содержание СО₂ достигнет 7 %, человек сможет прожить около 10 дней, а если будет в основном спокойно лежать, то и две недели.

«Избыточная» вода

«Избыточная» вода синтезируется в организме: атомы водорода поступают с пищей (они содержатся в любом питательном веществе), а атомы кислорода берутся либо из воздуха, либо тоже из пищи. Кроме того, любая пища, даже сухая на вид, всегда содержит какой-то процент влаги.

Предосторожности аквалангиста

1. Правильный ответ – а. На глубине давление значительно выше атмосферного – оно повышается примерно на 1 атм при погружении на каждые 10 м. Чтобы человек мог нормально дышать на глубине, давление вдыхаемого из акваланга воздуха должно соответствовать наружному давлению. Если при поднятии на поверхность в легких останется воздух под повышенным давлением, то снижение внешнего давления может разорвать легочные альвеолы.

2. Правильный ответ – а. По закону Дальтона растворимость газов в жидкости пропорциональна давлению газа. На больших глубинах воздух подается водолазу под давлением, которое соответствует внешнему, при этом в крови растворяется значительно больше воздуха, чем обычно. Кислород, растворенный в крови, может достаточно быстро использоваться в процессах окисления в разных тканях, тогда как растворенный азот при снижении внешнего давления выделяется из крови в виде газовых пузырьков – возникает так называемая кессонная болезнь (франц. caisson – «ящик»: когда-то водолазов опускали под воду в специальных камерах – кессонах).

3. Правильный ответ – г. Под водой при дыхании надо преодолевать давление воды, которое на глубине 2 м примерно на 20 % превышает атмосферное давление.

Три воина залегают на дно

Дышать через очень узкую трубку трудно, так как надо преодолевать трение воздуха о стенки трубки и прилагать дополнительные усилия, чтобы втянуть в себя, а потом выдохнуть необходимый объем воздуха (в воду выдыхать нельзя, так как пузыри выдадут беглецов). Трудно дышать и через очень широкую трубку, так как при этом слишком велик «мертвый объем» воздуха, который остается в трубке (этот объем для трех трубок равен примерно 60, 340 и 1500 см³ соответственно). То есть при каждом вдохе в легкие из широкой трубки будет попадать предыдущий выдох с высоким содержанием углекислого газа и пониженным содержанием кислорода. Чтобы в легкие попало нужное количество свежего воздуха, надо через широкую трубку делать значительно более глубокий (примерно на 1,5 л) вдох, чем обычно.

Здесь уместно процитировать учебник биологии Н. Грина, У. Стаута и Д. Тейлора:

«Легкие молодой взрослой женщины вмещают в среднем около 4 л воздуха, а легкие молодого взрослого мужчины – около 5 л. ‹…›

1.

 Дыхательный объем – это объем воздуха, обмениваемого за один вдох и выдох. В состоянии покоя человек вдыхает и выдыхает примерно 450 мл воздуха. При максимальной физической нагрузке дыхательный объем составляет около 3 л.

2. Сверх 450 мл человек может вдохнуть еще около 1500 мл. Это так называемыйдополнительный воздух.

3. После спокойного выдоха он может выдохнуть дополнительно около 1500 мл. Это

 – резервный воздух.

4. Если сделать максимальный вдох, а затем максимальный выдох, то общее количество выдыхаемого воздуха даст величину, называемуюжизненной емкостью легких.

5. Даже после максимально глубокого выдоха в легких еще остается 1500 мл воздуха. Выдохнуть его не удается; он называетсяостаточным воздухом.