问题

吸气时肺为什么会胀大,难道肺泡会让吸入的空气透到肺内部吗还是肺里(除肺泡 外)本来就有空气?

回答
您这个问题非常有意思,也触及到了我们呼吸过程中一个非常核心的环节。要解答这个问题,咱们得一层层剥开来看,就像在拆包裹一样。

首先,咱们得明确一点:吸气时肺会胀大,并不是因为肺泡会“透”进空气,也不是因为肺里面本来就住着不少空气。 肺本身其实是一个非常柔软、富有弹性的器官,它不像气球那样自己会鼓起来。肺能胀大,背后是 物理定律在起作用,简单来说,就是 胸腔里形成了负压。

我们把这个过程拆解一下,就像讲一个故事:

第一幕:主角登场——胸腔和它的保护者们

要理解肺为什么会胀大,我们得先看看它住在哪里——胸腔。胸腔就像一个坚固的笼子,由我们的肋骨(一圈圈的骨头)、胸骨(在前面中间那块骨头)和脊柱(在后面)构成。这个笼子虽然坚固,但它并不是完全密封的。

在这个笼子里面,有一个非常重要的成员,叫做 膈肌。您可以想象一下,膈肌就像一个圆形的、厚实的肌肉垫子,它位于胸腔的底部,将胸腔和腹腔(肚子里的空间)隔开。这个膈肌可是这次“胀大事件”的关键人物之一。

第二幕:吸气的启动——膈肌的努力

当我们决定要吸气时,我们身体里的某些肌肉就开始忙碌起来了。其中最主要的,就是刚才提到的 膈肌。

您可以自己试一下:深吸一口气,感受一下胸腔。是不是感觉肚子稍微鼓出来了一点?同时胸腔也好像在变大?这正是膈肌在工作的表现。

膈肌会做什么呢?它会收缩。 想象一下一个圆形的帐篷顶部,当这个顶部向下收缩、变平的时候,整个帐篷的高度是不是就变高了?膈肌就是这样,当它收缩时,它会 向下移动。

同时,在吸气的时候,我们胸腔外侧的一些 肋间肌(肋骨之间的肌肉)也会收缩,把肋骨 向上向前 提拉。您可以摸摸自己的肋骨,吸气时是不是感觉它们往外鼓了一些?

第三幕:胸腔的扩张——体积变大了!

膈肌向下移动,肋骨向上向前提起,这两个动作共同的结果是:整个胸腔的容积变大了! 就像把一个箱子往外拉伸一样,箱子内部的空间就变大了。

第四幕:神奇的负压——空气的旅程

这里就到了关键的一步了!请记住,胸腔虽然变大了,但是它和外界之间还是通过气管和支气管相连的。 气管是连接我们鼻子(或嘴巴)和肺部的通道。

因为胸腔的容积变大了,根据物理学的一个基本原理(我们称之为“波义耳定律”):在温度不变的情况下,气体的体积越大,压强就越小。

这就好比,你有一个装满了弹珠的盒子,当你把盒子往外拉伸,让它的体积变大时,里面的弹珠就有了更多的空间可以活动,它们碰撞盒子内壁的频率就会降低,所以盒子内部的“压强”就变小了。

所以,当胸腔的体积变大时,胸腔内部的空气压力就降低了,甚至低于外界大气的压力。

您可以想象一下,现在你的肺部,就好像一个连接着一个“低压区域”(胸腔)的袋子,而这个低压区域的外面(外界空气)是“高压”。

第五幕:空气的流动——“被吸”进肺部

物理学告诉我们,气体总是会从高压区域流向低压区域。既然胸腔内部(包括肺部)的压力比外界低,那么外面的空气就会自然而然地被“推”进这个低压区域,也就是被吸入肺部,直到肺部的压力和外界大气压力大致相等为止。

所以,肺泡并没有“透”空气的能力,它们只是肺部最末端的、充满弹性的气囊,它们随着胸腔的扩张而扩张,就像跟着帐篷一起变大的小房间一样。吸入的空气是通过气管和支气管,一层层地到达肺泡的。

至于“肺里(除肺泡外)本来就有空气”这个问题,正常情况下,健康人的肺部是不会有太多“多余”的空气存留的。 每次呼气都会尽量排出大部分的空气,但总会留下一部分叫做“残气量”,这部分空气是维持肺泡不塌陷、方便下次吸气进行气体交换的关键。但是,这个残气量并不足以让肺部在吸气时发生显著的“胀大”——肺部胀大的主要原因是胸腔容积的变化引起的负压。

总结一下,吸气时肺部胀大的过程是这样的:

1. 吸气指令发出。
2. 膈肌收缩向下,肋间肌收缩将肋骨向上向前提起。
3. 胸腔的总体积因此增大。
4. 胸腔内部的压力因为体积增大而降低,形成负压(低于外界大气压)。
5. 外界大气压力高于肺部内部压力,空气便从高压区(外界)流向低压区(肺部)。
6. 空气进入气管、支气管,最终到达肺泡,使得肺部随着胸腔的扩张而扩张,完成了吸气过程。

这个过程非常巧妙,完全是利用了物理学的原理来实现的,而肺泡作为气体交换的场所,只是顺应着这个物理变化而扩张,帮助我们完成每一次呼吸。

网友意见

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我记得生理书上写的很清楚,肺泡是个什么性质的器官组织吧?认真看书,别玩手机,你做不到吗?

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