Cuando un adulto normal está tranquilo, lo mejor es respirar durante 6,4 segundos seguidos. El volumen de gas inhalado y exhalado cada vez es de unos 500 ml, lo que se denomina volumen corriente. Cuando una persona inhala con fuerza hasta que ya no puede respirar, luego exhala con fuerza hasta que ya no puede respirar. La cantidad de aire exhalado en este momento se llama capacidad vital. La capacidad pulmonar normal de los hombres adultos es de aproximadamente 3500 a 4000 ml, y la capacidad pulmonar de las mujeres es de aproximadamente 2500 a 3500 ml.
El intercambio de gases dentro de los alvéolos se produce a través de los alvéolos y las paredes capilares. El intercambio de gases en los tejidos también se produce a través de las paredes de los capilares. ¿Cómo se intercambian los gases? Las moléculas de gas, ya sea en estado gaseoso o disueltas en fluidos corporales, están en constante movimiento y son difusibles. Un gas siempre se difunde de lugares con más a lugares con menos, es decir, de lugares con alta concentración a lugares con baja concentración, hasta alcanzar el equilibrio. La concentración de gas está relacionada con la presión. Alta concentración significa alta presión; baja concentración significa baja presión. Por tanto, también se puede decir que el gas se difunde desde lugares con alta presión hacia lugares con baja presión. Esta difusión realiza el intercambio de gases en los alvéolos y los tejidos.
El aire está compuesto de oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno, etc. Varios gases tienen una determinada presión. La presión total de varios gases en el aire es la presión atmosférica y la presión de cada gas es la presión parcial del gas. Debido a que los gases siempre se difunden desde lugares con alta presión hacia lugares con baja presión, ciertas moléculas de gas siempre se difunden desde lugares con alta presión parcial hacia lugares con baja presión parcial.
Específicamente, cuando la sangre venosa fluye a través de los capilares pulmonares, porque la presión parcial de oxígeno en el gas alveolar es mayor que la de la sangre venosa, y la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre venosa es menor que esa. en la sangre venosa, el oxígeno fluye desde los alvéolos hacia los capilares pulmonares y se difunde hacia la sangre venosa, y el dióxido de carbono se difunde desde la sangre venosa hacia los alvéolos. Este es el intercambio de gases dentro de los alvéolos (Figura 11). Después del intercambio gaseoso, la sangre venosa se convierte en sangre arterial. Dado que el aire exterior continúa entrando a los pulmones, la composición del gas alveolar permanece relativamente constante, por lo que la presión parcial de oxígeno en los alvéolos es siempre mayor que la de la sangre venosa, y la presión parcial del dióxido de carbono es siempre menor que la de la sangre venosa. Por lo tanto, el oxígeno siempre se difunde desde los alvéolos a la sangre y el dióxido de carbono siempre se difunde desde los alvéolos a la sangre. Cuando la sangre arterial fluye a través de los tejidos, la presión parcial de oxígeno en los tejidos es menor que la de la sangre arterial, mientras que la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre arterial es mayor. Así, el oxígeno se difunde desde la sangre arterial a los tejidos y el dióxido de carbono se difunde desde los tejidos a la sangre. Este es el intercambio de gases dentro de los tejidos. Después del intercambio gaseoso, la sangre arterial se convierte en sangre venosa. Debido a que las células de los tejidos consumen continuamente oxígeno y producen dióxido de carbono durante el proceso metabólico, la presión parcial de oxígeno en el tejido es siempre menor que la de la sangre arterial, y la presión parcial del dióxido de carbono siempre es mayor que la de la sangre arterial, por lo que el oxígeno siempre se difunde desde la sangre arterial al tejido. El dióxido de carbono siempre se difunde desde los tejidos a la sangre.
Se puede ver en el proceso de intercambio de gases que la diferencia de presión parcial del gas es la fuerza impulsora del intercambio de gases.
El volumen de aire en los pulmones cambia con la profundidad de la respiración. Cuando una persona normal respira tranquilamente, el volumen de gas que inhala o exhala cada vez es de unos 500 ml, lo que se denomina volumen corriente (Figura 12). Si continúa inhalando con fuerza después de inhalar con calma hasta que ya no pueda inhalar más, el aumento del volumen inspiratorio se denomina volumen inspiratorio suplementario, que es de aproximadamente 1500 ml. Si continúa exhalando con fuerza después de una exhalación tranquila hasta que ya no pueda respirar, el volumen espiratorio adicional, llamado volumen espiratorio, es de aproximadamente 1500 ml. Se llama capacidad vital a la suma del volumen corriente, el volumen inspiratorio suplementario y el volumen espiratorio suplementario, es decir, la cantidad de gas que se puede exhalar después de intentar inhalar y exhalar, que es de unos 3500 mL. La capacidad vital no es la cantidad máxima de gas que los pulmones pueden contener, porque incluso si haces todo lo posible para exhalar el gas, todavía quedará algo de gas en los pulmones, llamado gas residual, que es de aproximadamente 1500 ml. La suma de la capacidad vital y el volumen residual se denomina capacidad total de los pulmones, es decir, el volumen total de gas en los pulmones cuando se completa el volumen inspiratorio máximo. No sólo los pulmones unidos, siempre tienen una cierta cantidad de gas en sus alvéolos. Incluso si los pulmones colapsan completamente fuera del cuerpo, todavía hay una pequeña cantidad de gas en sus alvéolos que nunca podrá agotarse. Esto se debe a que después de que una persona nace, el gas permanecerá en los pulmones cuando respire por primera vez, y solo una parte del gas puede renovarse en los pulmones cada vez que respira.
La cantidad total de gas inhalado o exhalado por los pulmones por minuto se denomina ventilación minuto de los pulmones. La ventilación minuto de los pulmones es igual al producto del volumen corriente y la frecuencia respiratoria. El volumen corriente de un adulto en estado de tranquilidad es de 500 ml. Respira de 16 a 18 veces por minuto, por lo que el volumen de ventilación de un adulto en estado de tranquilidad es de 8 a 9 L. Cuando realiza ejercicio extenuante y trabajo físico, el El volumen corriente y la frecuencia respiratoria aumentarán considerablemente. El volumen máximo de ventilación por minuto puede alcanzar 100 ~ 110 L para hombres y 80 L para mujeres. El volumen de ventilación máximo refleja la función de ventilación máxima de los pulmones y del mundo exterior por unidad de tiempo.
No todos los gases inhalados pueden entrar en los alvéolos, y parte del gas permanece en la cavidad nasal, faringe, laringe, tráquea, bronquios, etc. y no puede intercambiar gases con la sangre. El volumen de este gas es generalmente de unos 150 ml. Por lo tanto, durante la respiración tranquila, la cantidad de gas inhalado hacia los alvéolos es de sólo 350 ml (500 ml - 150 ml = 350 ml). Esta es la ventilación primaria de los alvéolos. La ventilación minuto alveolar se ve directamente afectada por la frecuencia respiratoria y el volumen corriente, de los cuales el volumen corriente tiene el mayor impacto. Por ejemplo, cuando el volumen corriente es de 500 ml y la frecuencia respiratoria es de 16 respiraciones por minuto, en comparación con cuando el volumen corriente es de 250 ml y la frecuencia respiratoria es de 32 respiraciones por minuto, la ventilación alveolar por minuto es igual a (500 ml -150 mL) × 16 veces, es decir, 5,6 l; la ventilación alveolar de este último por minuto es igual a (250 mL-150 mL) × 32 veces, es decir, 3,2 L. El ejemplo anterior muestra eso desde la perspectiva del gas. Eficiencia del intercambio, la respiración profunda y lenta es mejor que la respiración superficial y lenta. Respirar rápidamente es más efectivo. Durante el ejercicio, la frecuencia respiratoria alta y la profundidad de la respiración son a menudo uno de los factores importantes que conducen a un suministro insuficiente de oxígeno.