21.8A: Закон Дальтона про парціальний тиск

Last updated
Save as PDF

Page ID: 70378

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Закон Дальтона парціальних тисків говорить, що тиск суміші газів - це сума тисків окремих компонентів.

Цілі навчання

Вивести із закону Дальтона парціального тиску суму парціальних тисків в альвеолах.

Ключові моменти

Цей емпіричний закон був дотриманий Джоном Далтоном в 1801 році і пов'язаний з ідеальними газовими законами.
Атмосферне повітря являє собою суміш азоту, води, кисню, вуглекислого газу та інших незначних газів. Відносні концентрації газів не змінюються навіть при зміні тиску та об'єму загальних газів.
Гази надходять з ділянок високого до низького тиску, тому парціальний тиск вдихуваного і альвеолярного повітря визначають, чому кисень йде в альвеоли, і чому вуглекислий газ виходить з альвеоли.
Закон Далтона є лише повністю точним для ідеальних газів.

Ключові умови

Закон Дальтона: Загальний тиск суміші газів - це сума парціальних тисків кожного газу в суміші; це справедливо лише для ідеальних газів.

Закон Дальтона говорить, що сумарний тиск, що чиниться сумішшю інертних (нереактивних) газів, дорівнює сумі парціальних тисків окремих газів в обсязі повітря. Цей емпіричний закон був дотриманий Джоном Далтоном в 1801 році і пов'язаний з ідеальними газовими законами.

Закон Далтона в диханні

Повітря в атмосфері являє собою суміш безлічі різних газів, які змінюються за концентрацією. Закон Далтона стверджує, що в будь-який момент часу відсоток кожного з цих газів у повітрі, яким ми дихаємо, вносить свій внесок у загальний атмосферний тиск, і цей внесок буде залежати від того, скільки кожного газу знаходиться в повітрі, яким ми дихаємо.

Закон Дальтона також має на увазі, що відносна концентрація газів (їх парціальний тиск) не змінюється в міру зміни тиску і обсягу газової суміші, так що повітря, що вдихається в легені, буде мати таку ж відносну концентрацію газів, як атмосферне повітря. У легенях відносна концентрація газів визначає швидкість, з якою кожен газ буде розсіюватися по альвеолярних мембранах.

Математично тиск суміші газів можна визначити як суму парціальних тисків кожного з газів в повітрі.

Тотал = Р1+Р2+Р3++ПН = NI = 1 піптотал = Р1+Р2+Р3++ПН = I = 1НПІ

ЗАКОН ДАЛТОНА

Що стосується атмосферного повітря, законом Далтона стає:

АТМ = ПН2+ПО2+РСО2+Р2О+Р (інші гази) АТМ = PN2+PO2+РСО2+Р2О+Р (інші гази)

Для цілей газообміну O _{2 і CO ₂} в основному розглядаються через їх метаболічну важливість в газообміні. Оскільки гази надходять з областей високого тиску в райони низького тиску, атмосферне повітря має більш високий парціальний тиск кисню, ніж альвеолярне повітря (P _{O ₂} = 159 мм рт.ст. порівняно з PA _{O ₂} = 100 мм рт.ст.).

Так само атмосферне повітря має набагато нижчий парціальний тиск для вуглекислого газу порівняно з альвеолярним повітрям (P _{CO ₂} = 0,3 мм рт.ст. порівняно з PA _{CO ₂} = 40 мм рт.ст.). Ці перепади тиску пояснюють, чому кисень надходить в альвеоли і чому вуглекислий газ витікає з альвеол за допомогою пасивної дифузії (так само, як подібний процес пояснює альвеолярний і артеріальний газообмін).

Хоча вдихуване повітря схоже на атмосферне повітря через закон Далтона, повітря, що видихається буде мати відносні концентрації, які знаходяться між атмосферним та альвеолярним повітрям через пасивну дифузію газів під час газообміну.

Закон Далтона справді застосовний у будь-якій ситуації до ідеальних газів. Тому більшість газів не будуть слідувати йому точно, особливо в умовах надзвичайно високого тиску або в ситуаціях, коли міжмолекулярні сили діють, щоб утримувати гази разом.