Если бы вы обладали магической способностью видеть все молекулы в воздухе
Вы увидели были бы нечто похожее на следующее, правда не в таком большом размере как в реальности.
Чтобы представить это в более интересной форме, представьте себе кувшин и поместить в них молекулы воздуха
Вот этот кувшин с небольшим отверствием и вытянутым горлышком
чтобы лучше сравнить происходящее внутри и снаружи кувшина,
выделим фиолетовым пунктиром снаружи такой же объем воздуха, что и внутри кувшина
теперь приступим к сравнению того, что происходит внутри и снаружи
молекулы воздуха отскакивают друг от друга
случается много случайных столкновений молекул
и чем чаще молекулы сталкиваются, тем выше давление воздуха
нормальное давление воздуха 760 мм ртутного сталба
Это атмосферное давление и давление в кувшине, разумеется, будет такое же 760 мм ртутного столба
Рассмотрим пять молекул внутри кувшина
Молекула азота
еще две
и еще одна
и пятая молекула кислорода
Так как кислород составляет примерно 21% в составе воздуха
Молекулы внутри сосуда отталкиваются друг от друга также, как снаружи
А теперь проделаем один интересный эксперимент
Я сдвину вниз основание кувшина,
тем самым расширю пространство занимаемое нижней частью кувшина
Пока не задумывайтесь, как это может быть сделано
Основание опускается немного ниже и объем кувшина увеличивается
Важно отметить, что отверствие кувшина сейчас закрыто пробкой
Т.е. кувшин закрыт и его нижняя часть расширена
Я буду писать в уголке важные изменения и первое это то, что объем кувшина увеличился
Все касается кувшина будем рисовать зеленым цветом
Как только объем стал больше, молекулы, можно сказать, почувствовали больше свободы для передвижения
И стали реже встречаться друг с другом
Соответственно меньше становиться и давление внутри кувшина
потому что стало меньше столкновений молекул друг с другом
Т.е. мы наблюдаем небольшое падение давление, скажем, до 757 мм ртутного столба
немного меньше, чем снаружи
Таким образом, объем увеличился, давление уменьшилось
Теперь откроем горлышко кувщина
Что же случится?
Ну, внизу есть дополнительное место, помеченное кругом, который я пока удалю
Молекулы постоянно сталкиваются
И некоторые молекулы сталкиваются так, что они начинают попадать в горлышко и продвигаться внутрь кувшина
Также как некоторые молекулы могут покидать кувшин
Но что же происходит в итоге?
А в результате больше молекул попадет в кувшин, чем выходит из него
Ведь в кувшине больше места для молекул, за счет расширенного объема
С течением времени больше молекул прибудет в кувшин и рассмотрим такую молекулу кислорода
И эта молекула начинает сталкиваться с другими молекулами
Сталкивается например так
А потом так
Давление внутри кувшина при этом повышается
Несмотря на бОльший объем, теперь в кувшине больше молекул
Давление снова становится 760 мм ртутного столба
И все это случилось потому что мы увеличили объем кувшина, а что произойдет, если мы теперь вернем прежний объем кувшину?
Уменьшаем объем
В кувшине 6 молекул
летающие вокруг, сталкивающиеся
в меньшем пространстве
Давление растет из-за увеличения столкновений
до, скажем, 763 мм ртутного столба
Отверствие кувшина закрыто
Теперь напротив давление внутри выше чем давление снаружи, которое постоянно на уровне 760 мм -
т.к. атмосфера огромна по сравнению с кувшином,
движение пары молекул не в силах существенно поменять давление в атмосфере
Открываем кувшин
И некоторые молекулы начнут вылетать из кувшина
В целом, больше молекул будет вылетать из кувшина, чем залетать в него
Потому что больше столкновений случается внутри
и следовательно давление внутри выше
В итоге молекулы вылетают
и снова остается 5 молекул внутри
в том объеме, который изначально занимал кувшин
Давление сравнивается с атосферным 760 мм ртутного столба
763 выше атмосферного давления иногда называют положительным давлением, а 757 меньше атмосферного отрицательным давлением
А теперь подумаем, какое отношение все это имеет к человеческому организму?
Какое отношение кувшин и горлышко имеют к человеку?
Сейчас я покажу как немного поменяв рисунок
становится понятно, как это относится к нам
Стираем лишнее и
немного поменяем форму
вместо кувшина изобразим пару легких
левое и правое
и левое идет так рядом с сердечной вырезкой легкого
вместо отверствия нарисуем рот
наша голова, нос, ухо и воздух идет в рот и далее в наши легкие -
мы называем этот процесс вдохом
когда вы увеличиваете объем - вдыхаете
если вы когда-либо задумывались, что происходит, когда вы вдыхаете воздух
так это то, что мы обсуждали
А выход молекул воздуха из легких называется выдох
С каждым вдохом, выдохом происходит такой процесс: меняется объем и давление внутри легких, а воздух перемещается внутрь и наружу