呼吸的机制：吸气与呼气

呼吸背后的压力，容积原理

呼吸依据一个简单的物理原理运作：在密闭空间中，若容积增大，内部压力便下降；若容积减小，内部压力便上升。胸部的肌肉改变胸腔的容积，空气随后沿着由此产生的压力差被动移动，总是从高压流向低压。

这意味着肌肉从不直接把空气拉入，它们只改变胸腔的形状与容积，其余的工作由正常的大气压力完成。

吸气时发生的变化

1. 外肋间肌收缩，内肋间肌舒张，把胸廓向上向外拉动。
2. 膈收缩，从圆顶状变为较平坦的形状并向下移动。
3. 这两项变化共同增大胸腔的容积。
4. 由于同量的空气现在占据更大的容积，胸腔内的气压降至低于大气压。
5. 空气顺压力梯度从压力较高的外界大气流入肺部，直到内外压力相等。

呼气时发生的变化

1. 外肋间肌舒张，胸廓在重力与弹性回缩的作用下向下向内移动。
2. 膈舒张，恢复圆顶状并向上移动。
3. 这些变化使胸腔容积减小。
4. 胸腔内的气压升至高于大气压。
5. 空气被推出肺部，流向压力较低的外界大气，直到压力再次相等。
6. 用力呼气（如用力吹气）时，内肋间肌与腹肌也会收缩，把更多空气更快地排出。

如何考查

此学习标准通常以填表或标注图的方式考查，要求填写吸气与呼气各阶段中肌肉、肋骨、膈、容积与压力的变化。你也可能被要求解释空气为何进出，答案应说明是压力梯度所致，而不是说肺‘吸’气进来。

考试风格例题

题目。一名学生按压一个代表胸腔的钟罩模型的两侧，模型内的气球代表肺，底部的橡皮膜代表膈。

当橡皮膜被向下拉时，气球膨胀；当橡皮膜被向上推时，气球收缩。(a) 说出模型中哪一部分代表胸廓与肋间肌。

(b) 从容积与压力的角度，解释为何橡皮膜被向下拉时气球会膨胀。(c) 说出该模型未能准确代表真实呼吸的一点。

(d) 解释若在钟罩壁上开一个孔，为何气球将无法膨胀。

参考答案。(a) 钟罩坚硬的玻璃壁代表胸廓，因为此处没有任何活动部件代表肋间肌。

(b) 把橡皮膜向下拉会增大密封钟罩内的容积，使气球周围的压力降至低于大气压，因此空气从压力较高的外界大气流入气球，使其膨胀。(c) 该模型没有显示胸廓因肌肉作用向上向外移动，因为这里只呈现了膈的运动。

(d) 钟罩壁上的孔会让大气直接进入，因此把橡皮膜向下拉将不再降低气球周围的压力，气球也就不会膨胀，这也说明了为何胸腔穿孔会妨碍肺的正常膨胀。

练习题

试一试。一个人深吸一口气后屏住呼吸，声门保持关闭，使空气无法逸出。

解释若此时膈舒张并向上移动，而气道仍保持密封，胸腔内的压力会发生什么变化。

考试提示

重点术语

复习这些相关术语，以便精确作答呼吸机制相关的题目：

• 膈，收缩与舒张会改变胸腔容积的圆顶状肌肉。
• 气体交换，呼吸运动为肺泡供应新鲜空气所促成的过程。
• 肺泡，呼吸带入的氧气真正进入血液的气囊。
• 气管，连接喉咙与支气管、输送空气的通道。
• 支气管，把空气从气管输送到每侧肺的两条分支之一。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

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