问题

不考虑温度与氧中毒的情况下,人能不能在液氧里呼吸?

回答
当然不能。即便抛开温度和氧中毒这些常识性的顾虑,单从“呼吸”这个生理过程本身来看,人在液氧里也绝对无法生存。这其中的门道比你想象的要复杂得多,绝非简单地提供高浓度的氧气那么简单。

首先,我们需要理解“呼吸”这个词的真正含义。我们说一个人在呼吸,实际上是在进行一个复杂的气体交换过程。这个过程发生在我们的肺部,更具体地说,是在肺泡这个微小的气囊里。肺泡的内壁非常薄,只有一层细胞厚度,外面包裹着密密麻麻的毛细血管。空气中的氧气就是通过这层薄壁扩散到血液中,而血液中的二氧化碳则通过同样的方式扩散到肺泡里,然后被呼出去。

现在我们把场景切换到液氧里。液氧是一种液态的氧气,它的密度比气态氧气要大得多,而且充满了液态的氧分子。想象一下,如果我们将嘴巴和鼻子浸入液氧中,会发生什么?

1. 物质形态的根本差异:气体 vs. 液体

我们呼吸的是气体。我们的肺部设计得极其精巧,可以容纳并处理空气这种气体混合物。我们的呼吸肌,比如膈肌和肋间肌,通过改变胸腔的容积来吸入和呼出气体。如果我们试图将肺部充满了液氧,这个过程就完全失效了。

无法“吸入”: 液氧的密度和粘稠度与空气截然不同。我们的呼吸肌根本无法产生足够的力量来将如此密集的液体泵入肺部,然后又将其排出。肺部组织不是为承受这种压力和体积而设计的。这就像试图用吸管吸一碗浓稠的蜂蜜一样,别说吸上来,就连一点点都很难。
液体肺泡: 即使我们勉强能把一些液氧推入肺部,肺泡的结构也会立刻被破坏。肺泡是用来容纳气体的,它们的内壁非常干燥,以便于气体扩散。液氧进入肺泡后,会占据所有的空间,将气体交换的介质——空气——彻底取代。而且,液氧的表面张力也会对肺泡的结构造成影响。

2. 气体交换的必要条件缺失

我们前面提到,气体交换依赖于肺泡和毛细血管之间的“气体”状态。

没有扩散路径: 在液氧中,氧分子是被液态的分子间力束缚在一起的。它们不像气态氧那样自由地在空气中流动,然后通过肺泡壁扩散到血液中。液氧本身就是一种“密闭”的介质,气体交换的机制根本无法在这种环境下运作。二氧化碳也无法从血液中扩散出来。
血液的反应: 即使我们能克服物理上的困难,让一些液氧进入肺部,血液中的成分与液氧的直接接触也会引发一系列灾难性的后果。氧气在血液中是溶解在血浆中,然后与血红蛋白结合运输的。液氧的“纯度”和“状态”与血液的生理环境完全不兼容。血液的成分,比如蛋白质,可能会在液氧中发生变性,进一步阻碍任何潜在的气体交换。

3. 压力的巨大挑战

液氧的压力问题也非常严重。虽然题目说不考虑温度,但液态的氧气仍然是需要一定的压力才能维持其液态。而且,如果我们试图在液氧环境下生存,那么我们身体所承受的压力会非常高。

身体内部压力: 我们的身体内部虽然也有压力,但与液氧环境下的压力相比,可能微不足道。身体的组织结构和生理系统都不是为了承受这种外部高压而设计的。
液化氮和其他成分: 即使我们假设我们能接触到纯液氧,但现实中的空气是由多种气体组成的。如果我们将空气置于低温下变成液态,那将是一个包含液态氮、液态氧以及其他少量惰性气体的混合物。液态氮的沸点比液态氧还低,它会首先蒸发,而我们身体的组织会受到极度的冷却。

用一个更形象的比喻来理解:

这就好像你试图在水中跑步一样。你可以把脚浸到水里,但你无法像在空气中那样迈开步伐、加速奔跑。水的阻力和密度会极大地限制你的运动。呼吸液氧更是比这要糟糕得多,因为肺部的功能是进行气体交换,而不是在液体中进行任何形式的“流动”。

总而言之,即使我们忽略了液氧本身的极低温度和它会导致的氧中毒(当然,事实上纯液氧本身就是一种极端的毒物),仅仅从呼吸这个生理过程的物理和化学机制来看,人在液氧里也是绝对无法生存的。我们的肺部是为处理气体而生的,液氧这种物质形态和与之相关的物理条件,从根本上就违背了呼吸这个生命活动所必需的条件。

网友意见

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不能。

氧气的临界点零下一百多度,就算张无忌来也给冻得梆硬了。

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