Номер 4, страница 78 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

4. Определите массу воздуха, проходящего через легкие человека при спокойном дыхании за одну минуту, за один час, за одни сутки, если дыхательный объем воздуха равен $500 \text{ мл}$, а частота дыхания – $18$ раз в минуту. Плотность воздуха равна $1,29 \text{ кг/м}^3$. Как качество воздуха влияет на здоровье человека?

Определите массу воздуха, проходящего через легкие человека при спокойном дыхании за одну минуту, за один час, за одни сутки, если дыхательный объем воздуха равен 500 мл, а частота дыхания – 18 раз в минуту. Плотность воздуха равна 1,29 кг/м³.

Дано:

Дыхательный объем воздуха $V_0 = 500 \text{ мл} = 500 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 5 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

Частота дыхания $f = 18 \text{ раз/мин}$

Плотность воздуха $\rho = 1,29 \text{ кг/м³}$

Время 1: $t_1 = 1 \text{ мин} = 60 \text{ с}$

Время 2: $t_2 = 1 \text{ час} = 60 \text{ мин} = 3600 \text{ с}$

Время 3: $t_3 = 1 \text{ сутки} = 24 \text{ часа} = 1440 \text{ мин} = 86400 \text{ с}$

Найти:

Массу воздуха за 1 минуту - $m_1$

Массу воздуха за 1 час - $m_2$

Массу воздуха за 1 сутки - $m_3$

Решение:

1. Найдем объем воздуха, который проходит через легкие за одну минуту. Для этого умножим дыхательный объем на частоту дыхания:

$V_1 = V_0 \cdot f = 5 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3 \cdot 18 = 90 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3 = 0,009 \text{ м}^3$

2. Теперь найдем массу этого объема воздуха. Масса вычисляется по формуле $m = \rho \cdot V$.

Масса воздуха за одну минуту:

$m_1 = \rho \cdot V_1 = 1,29 \text{ кг/м³} \cdot 0,009 \text{ м}^3 = 0,01161 \text{ кг} \approx 11,6 \text{ г}$

3. Рассчитаем массу воздуха, проходящего через легкие за один час. В одном часе 60 минут.

$m_2 = m_1 \cdot 60 = 0,01161 \text{ кг} \cdot 60 = 0,6966 \text{ кг} \approx 0,7 \text{ кг}$

4. Рассчитаем массу воздуха, проходящего через легкие за одни сутки. В одних сутках 24 часа.

$m_3 = m_2 \cdot 24 = 0,6966 \text{ кг} \cdot 24 = 16,7184 \text{ кг} \approx 16,7 \text{ кг}$

Ответ: Масса воздуха, проходящего через легкие человека при спокойном дыхании, составляет: за одну минуту – $0,01161$ кг (или $11,61$ г), за один час – $0,6966$ кг, за одни сутки – $16,7184$ кг.

Как качество воздуха влияет на здоровье человека?

Качество вдыхаемого воздуха оказывает прямое и существенное влияние на здоровье человека, поскольку все химические вещества, содержащиеся в воздухе, попадают непосредственно в легкие, а оттуда могут проникать в кровь и разноситься по всему организму.

1. Влияние на дыхательную систему: Загрязненный воздух, содержащий твердые частицы (PM2.5, PM10), оксиды азота (NOx), диоксид серы (SO₂) и озон (O₃), вызывает раздражение и воспаление дыхательных путей. Это приводит к развитию или обострению таких заболеваний, как астма, хронический бронхит, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и аллергический ринит. Длительное воздействие может снижать функцию легких и повышать риск развития рака легких.

2. Влияние на сердечно-сосудистую систему: Мельчайшие твердые частицы (PM2.5) способны проникать из легких в кровеносную систему. Они вызывают системное воспаление, повреждают стенки сосудов, способствуют образованию тромбов и развитию атеросклероза. Это значительно повышает риск инфарктов, инсультов, аритмии и гипертонии.

3. Влияние на нервную систему: Некоторые загрязнители, такие как тяжелые металлы (свинец, ртуть) и летучие органические соединения, являются нейротоксинами. Они могут негативно влиять на развитие мозга у детей, вызывать когнитивные нарушения у взрослых и повышать риск развития нейродегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона).

4. Влияние на иммунную систему: Постоянное воздействие загрязнителей ослабляет иммунную систему, делая организм более уязвимым к респираторным инфекциям, таким как грипп и пневмония.

5. Другие последствия: Загрязненный воздух также может вызывать раздражение глаз, кожи, приводить к головным болям, усталости. Существуют данные о связи плохого качества воздуха с проблемами репродуктивного здоровья, осложнениями беременности и низкой массой тела новорожденных.

Особенно уязвимыми к воздействию загрязненного воздуха являются дети, пожилые люди, беременные женщины и люди с хроническими заболеваниями сердца и легких.

Ответ: Качество воздуха имеет критическое значение для здоровья. Загрязненный воздух является причиной множества заболеваний дыхательной, сердечно-сосудистой и нервной систем, ослабляет иммунитет, провоцирует аллергии и может приводить к развитию онкологических заболеваний. Таким образом, чистый воздух является одним из важнейших условий для поддержания здоровья и долголетия человека.