Охлаждение тела при дыхании гелием

Сообщение

Артем · Добавлено: 26-10-2005 17:43

Максим Васильев писал(а):Миф о том что гелий более "холодный" газ, исходит из субьективного ощущения: гелий как более быстрый газ, принимает большую часть температуры тела уже в верхних отделах дыхательных путей, отсюда и ощущение "холодности" тримикса или гелия

Пока можно точно сказать, что подогретый гелиокс, гораздо больше греет, чем подогретый воздух

взяв за основу читату из описания аппарата "Ингалит":
"..В аппарате создаются и используются кислородно-гелиевые и другие
газовые смеси. В смеси автоматически поддерживаются любые задава-
емые значения концентрации кислорода (от 10 до 90 %). При этом тем-
пература регулируется от 20 до 80 °С. Подогретая кислородно-гелиевая
смесь подается через маску пациенту и легко проникает в легкие. При
этом улучшается диффузия кислорода через альвеоло-капиллярную
мембрану, снижается сопротивление дыханию за счет меньшей плот-
ности гелия по сравнению с воздухом, расслабляется гладкая мускула-
тура, уменьшаетося нагрузка на нее. Происходит мощное тепловое кис-
лородно-гелиевое воздействие на организм...."

Артем · Добавлено: 26-10-2005 17:54

Кстати по поводу субъективных ощущений охлаждения:
Я когда то читал про западный эксперимент - охлаждает ли мороженное организм ? Взяли альпинистов, послали на гору и кормили постоянно одним мороженным. Так они не замерзли шайтаны. Оказалось, что количество Ккал получаемых с мороженным намного перекрывает объективный охлаждающий эффект от него.

Был вывод: мерзнут от мороженного чисто по психологическим причинам (отдельно взятое из контекста организма горло в расчет не берется)

Ну наши я думаю давно это знали. И в сильный мороз можно на улице встретить нашего человека грызущего мороженное.

Листригон · Добавлено: 26-10-2005 20:31

Листригон писал(а):
-Если температура на выдохе около 37, значит объем прогрет полностью, тогда увеличение площади не играет никакой роли, поскольку больше энергии он не передаст, а лишь уменьшит время передачи

Я, возможно, не всё понимаю, но разве для того, чтобы за одно и то же время прогреть до одной и той же температуры 1 литр газа и 2 литра того же газа не нужно затратить разное количество энергии?

Нужно-ровно в два раза (при одном и том же давлении), причем независимо от времени.

Своей фразой хотел сказать, что если температура газа на выходе одинакова для азотной и гелиевой смеси (около 37), то значит площади теплообмена с избытком достаточно для полного прогрева объема в обоих вариантах, причем за время гораздо меньшее чем время пребывание порции газа в организме, таким образом в оценке энергии идущей на нагрев процесс теплопередачи можно не учитывать, поскольку разность температур "теплообменника" и газа быстро уравнивается и он прекращается (условно говоря конечно,поскольку процесс экспотенциальный и идеального равенства никогда не будет, но это уже ловля блох). Таким образом определяющим в оценке становится масса газа и его теплоемкость (количество энергии потребное на нагрев 1кг газа на 1 градус).

Добавлено: 26-10-2005 21:41

Артем писал(а):
Максим Васильев писал(а):Миф о том что гелий более "холодный" газ, исходит из субьективного ощущения: гелий как более быстрый газ, принимает большую часть температуры тела уже в верхних отделах дыхательных путей, отсюда и ощущение "холодности" тримикса или гелия
Пока можно точно сказать, что подогретый гелиокс, гораздо больше греет, чем подогретый воздух взяв за основу читату из описания аппарата "Ингалит":
"..В аппарате создаются и используются кислородно-гелиевые и другие
газовые смеси. В смеси автоматически поддерживаются любые задава-
емые значения концентрации кислорода (от 10 до 90 %). При этом тем-
пература регулируется от 20 до 80 °С. Подогретая кислородно-гелиевая
смесь подается через маску пациенту и легко проникает в легкие. При
этом улучшается диффузия кислорода через альвеоло-капиллярную
мембрану, снижается сопротивление дыханию за счет меньшей плот-
ности гелия по сравнению с воздухом, расслабляется гладкая мускула-
тура, уменьшаетося нагрузка на нее. Происходит мощное тепловое кис-
лородно-гелиевое воздействие на организм...."

Чем больше плотность тем больше теплоёмкость, следовательно гелий (со своей более низкой теплоёмкостью)лучше греть не может (пример отопление, вода в трубах)
Диффузия кислорода тоже не зависит от других газов , молекулы кислорода не становятся не больше, не меньше, другое дело что геливая смесь легче дышиться т.к. плотность меньше и спастикам не нужно так напрягатся что бы вдохнуть.

Андрей Яшин · Добавлено: 26-10-2005 23:59

Я счастлив видеть, что люди уверены в том, что при увеличении площади теплообмена ничего не происходит. Это значит , что при использовании батареи площадью 1 м. кв. они будут мерзнуть так же, как при использовании батареи, площадью 4 м кв при нахождени в помещении такого же объема. Остается позавидовать закалке!
Следует заметить, что профессиональные водолазы «дают дуба» в барокамерах с глиокс при снижении температуры газа на 1 градус против оптимальной.
Если кого-нибудь греют теоретические выкладки, то мне остается только позавидовать тренированности.
На сём прощаюсь.

P.S. Мне вообще странно видеть, как люди пытаютсся обогреть себя при помощи теоретических выкладок.

Листригон · Добавлено: 27-10-2005 08:59

Пример с батареями не совсем корректен, т.к температура воздуха в комнате не равна температуре батареи (25 против 45-90 ).
Я же везде ставлю "если", т.е "при таком -то предположении", поскольку точных данных у меня нет, сам гелиевыми смесями не дышал, посему об ощущениях сказать ничего не могу-об этом лучше наверное расскажет Максим Васильев -насколько я понимаю практика имеется.
То что гелий может проникать глубже я вообщем-то не сомневаюсь, ввиду малой молекулы (есть даже специальные приборы основанные на этом свойстве - гелиевые течеискатели)- и могу предположить, что терапевтический эффект при дыхании нагретыми гелиевыми смесями достигается имеенно из-за этого свойства (глубокое прогревание тканей типа как при использовании УВЧ).

Теперь попробую объяснить про теплообменник :
Представим простейший противоточный теплобменник неограниченной длины, представляющий из себя плоскость разделяющую два потока с разными температурами движущихся навстрече друг другу по разные стороны плоскости. Где-то по длине этого теплообменника температуры обоих потоков приобретут (в разных местах) начальную температуру друг друга (условно выражаясь- помня про экспоненту) , и после этого сколько не увеличивай длину ничего не изменится, на выходе обоих потоков температура останется неизменной в пределах погрешности измерений.
Не знаю понятно-ли объяснил.

Но все это механистический подход, как тут влияет физиология наверное могут ответить только эксперименты, что нам недоступно. Потому и обсуждение ведется, может у кого-то есть "тайное знание" и он с нами поделится. Очень часто бывает, что очевидные вещи при более тщательном рассмотрении оказываются не такими уж очевидными.

Артем · Добавлено: 27-10-2005 09:57

Андрей Яшин писал(а):Следует заметить, что профессиональные водолазы «дают дуба» в барокамерах с глиокс при снижении температуры газа на 1 градус против оптимальной.

Это точно. Не раз слышал от проф. водолазов:
+1 градус от оптимума -уже жарко, -1 градус от оптимума - замерзают. Подробно описано у Ионова в "Моя глубина. Дневник Акванавта".

Андрей Яшин · Добавлено: 27-10-2005 10:40

Максим Васильев писал(а):Миф о том что гелий более "холодный" газ, исходит из субьективного ощущения

«Still, heliox has its drawbacks. It is expensive, has a limited availability, and its thermal conductivity is six times greater than that of nitrogen. This means that a diver breathing heliox will lose body heat six times faster than someone breathing compressed air or nitrox, making them susceptible to hypothermia.» http://oceanexplorer.noaa.gov/technolog ... nical.html

Максим Васильев писал(а):Гелий не проникает "глубже" чем воздух.

Расскажи это буржуинам, исследовавшим проникновение аэрозоли в легкие в атмосфере гилиокса и воздуха.
«when breathing heliox instead of air, deposition is reduced in the URT (верхние дыхательные пути) and increased in the small airways and alveoli.»
http://www.liebertonline.com/doi/abs/10 ... alCode=jam

Максим Васильев писал(а):А так как любой газ нагревается до температуры тела...

«Air exhaled through the nose is therefore not at 37oC as would be expected from a through-flow system, but is closer to 30oC (and colder on a frosty day)»
http://academic.sun.ac.za/med_physbio/m ... ounter.htm

Но можно продолжать просто утверждать то, что хочется, совершенно не обременяя себя доказательствами.

Листригон · Добавлено: 27-10-2005 11:51

Знаете , что я сейчас делаю, только не смейтесь:
Сижу с термопарой в носу, стенок канала не касаюсь, вдыхаю через рот - выдыхаю через нос (т.е все время теплый воздух).
Температура примерно на градус-полтора ниже тела (тарировался держа термопару во рту). Сразу говорю термопара маленькая. Заметил чем дальше продвигаю по каналу тем выше температура, в том месте куда удалось поместить не касаясь стенок на градус меньше.
Возможно это как раз из-за этого:

On exhalation the warm alveolar air re-warms and moistens the nasal mucosa, thus recapturing heat and moisture for the body.

А на выходе из легких может еще теплее, чего я померить не могу.

Теперь попробовал наоборот (датчик понятно переместил), вдыхаю через нос ,выдыхаю через рот, ждать дольше приходиться, но температуры практически одинаковые ( разница может пол-градуса к телу).

Юрко · Добавлено: 27-10-2005 12:01

Андрей Яшин писал(а): Я счастлив видеть, …

Я счастлив видеть,что люди уверены в том, что площадь теплообмена решает все проблемы, независимо от температуры теплоносителя. Это значит , что при использовании батареи площадью 4 м. кв. они согреются, больше чем при использовании батареи, площадью 1 м кв при температуре и воды и воздуха 10 град. Вера греет.

Андрей Яшин писал(а):На сём прощаюсь.

До встречи.

Андрей Яшин писал(а):P.S. Мне вообще странно видеть, как люди пытаютсся обогреть себя при помощи теоретических выкладок.

Правильно! Зачем думать, трусить нужно. (C) анек.

Lt_Flash · Добавлено: 27-10-2005 12:13

Дааа, вот что значит - технический подход

Вообще термопара будет нагреваться и из-за того, что рядом стенки носа - они-то теплые. А охлаждается за счет движения газа. Помните, как работает огнетушитель? Очень тонкое сопло, на выходе - температура -70 С. Это я про углекислотный. Все из-за скорости течения газов и из-за малого сечения.

Андрей Яшин · Добавлено: 27-10-2005 12:21

Юрко писал(а):Я счастлив видеть,что люди уверены в том, что площадь теплообмена решает все проблемы

А разве увеличение площади теплообмена не увеличивает при прочих равных условиях теплоотдачу?
Если нет, то зачем люди изголяются с увеличением поверхности тех же батарей и радиаторов? Оставили бы просто трубу...

Листригон · Добавлено: 27-10-2005 12:29

Вообще термопара будет нагреваться и из-за того, что рядом стенки носа - они-то теплые. А охлаждается за счет движения газа. Помните, как работает огнетушитель? Очень тонкое сопло, на выходе - температура -70 С. Это я про углекислотный. Все из-за скорости течения газов и из-за малого сечения.

Ну я вряд ли способен развить такой перепад давления, что появится охлаждение из-за эффекта дросселирования.
И для того и мерял во рту температуру выдыхаемого газа, там расстояние до стенок больше, и если перестаешь перегонять воздух температура сразу падает.

Юрко · Добавлено: 27-10-2005 12:55

Андрей Яшин писал(а): разве увеличение площади теплообмена не увеличивает при прочих равных условиях теплоотдачу?
Если нет, то зачем люди изголяются с увеличением поверхности тех же батарей и радиаторов? Оставили бы просто трубу...

Именно это я и пытаюсь объяснить. Вода, проходя по батарее, нагревает воздух, а сама охлаждается. Как только их температуры сравняются, теплообмен прекратится. И дальнейшее наращивание площади дает нулевой эффект. Так и с вдыхаемой смесью. Как только она нагреется до температуры тела, она перестает охлаждать тело, как бы глубоко не проникала в альвеолы.

Андрей Яшин · Добавлено: 27-10-2005 13:11

Я что-то недопонял или всё пошло по второму кругу?
Доказательств того, что газ нагревается при дыхании без задержки до температуры тела нет. Доказательства того, что температура выдыхаемого газа ниже температуры тела приведены.
Гелиокс, проникая в альвеолы дальше, чем воздух увеличивает поверхность, с которой идет съем тепла. Это во-первых доказано (проникает), а во вторых очевидно (увеличивает).
Гелий, обладая большей теплопроводностью, чем азот снимает за единицу времени больше тепла + увеличение поверхности.
Если это недостаточное по механизму и аргументации (ссылки в предидущих сообщениях) объяснение, то я даже не знаю, чего вам еще нужно.
Говорить о том, что глубоководники, все как один, очень мерзнут при дыхании неподогретым гелиоксом или тримиксом, видимо, не стоит. Это общеизвестно.

Андрей Яшин · Добавлено: 27-10-2005 14:14

Вот нашел статейку про астматиков. Отношения к теме не имеет, но там меряли температуру выдыхаемого воздуха и дали данные о норме. Выглядит так «The end-expiratory plateau temperature was similar in asthmatic compared with normal subjects (35.75 ± 0.6° C and 34.45 ± 0.8° C, p > 0.05)»
http://ajrccm.atsjournals.org/cgi/conte ... /165/2/181
Так что о том, что газ нагревается до температуры тела, речь не идет.
И у них же график прогрева воздуха в легких здорового человека http://ajrccm.atsjournals.org/cgi/conte ... 5/2/181/F1

А вот еще: « increase in inspiratory capacity (IC) to 1.97 from 1.77 liters and a decrease in dyspnea” scoring to 6 from 8.
The researchers said that “heliox induced a state of relative hyperventilation as reflected by the increase in minute ventilation” to 38.3 versus 35.5 liters»
http://www.the-aps.org/press/journal/04/34.htm

Как теперь насчет «не проникает»?

Юрко · Добавлено: 27-10-2005 14:33

Андрей Яшин писал(а):Я что-то недопонял или всё пошло по второму кругу?

Да, круг замкнулся.

Андрей Яшин писал(а):Доказательств того, что газ нагревается при дыхании без задержки до температуры тела нет.

Задержка не важна, важна конечная температура.

Андрей Яшин писал(а): Доказательства того, что температура выдыхаемого газа ниже температуры тела приведены.

ГДЕ??? Вот это?

Листригон писал(а): Температура примерно на градус-полтора ниже тела (тарировался держа термопару во рту). Заметил чем дальше продвигаю по каналу тем выше температура, в том месте куда удалось поместить не касаясь стенок на градус меньше. А на выходе из легких может еще теплее, чего я померить не могу.

Это только доказывает, что воздух проходя от легких по носоглотке ОХЛАЖДАЕТСЯ.

Андрей Яшин писал(а):Гелиокс, проникая в альвеолы дальше, чем воздух увеличивает поверхность, с которой идет съем тепла. Это во-первых доказано (проникает), а во вторых очевидно (увеличивает).
Гелий, обладая большей теплопроводностью, чем азот снимает за единицу времени больше тепла + увеличение поверхности. Если это недостаточное по механизму и аргументации (ссылки в предидущих сообщениях) объяснение, то я даже не знаю, чего вам еще нужно.

Если на выходе из легких температура смеси равна температуре тела, то все это не существенно. Важна только теплоемкость смеси. А у воздуха она намного больше.

Андрей Яшин писал(а):Говорить о том, что глубоководники, все как один, очень мерзнут при дыхании неподогретым гелиоксом или тримиксом, видимо, не стоит. Это общеизвестно.

Только мерзнут они не от гелиокса/тримикса, а потому что с каждым вдохом подогревают до температуры тела гораздо большую массу смеси, чем мы на поверхности. Дышали бы они воздухом – мерзли бы еще больше. Или у Вас есть сравнительные отзывы? Типа такого: «Вот вчера работал на 200м. на воздухе, и чувствовал себя комфортно. А сегодня послали меня туда же на гелиоксе, и замерз как собака.»

Андрей Яшин · Добавлено: 27-10-2005 15:31

Юрко писал(а):
Андрей Яшин писал(а): Доказательства того, что температура выдыхаемого газа ниже температуры тела приведены.
ГДЕ??? Вот это?

«Это» что?. Я ссылки давал. Или у вас с английским беда?

Юрко писал(а):
Листригон писал(а): Температура примерно на градус-полтора ниже тела (тарировался держа термопару во рту). Заметил чем дальше продвигаю по каналу тем выше температура, в том месте куда удалось поместить не касаясь стенок на градус меньше. А на выходе из легких может еще теплее, чего я померить не могу.
Это только доказывает, что воздух проходя от легких по носоглотке ОХЛАЖДАЕТСЯ.

О как! Вообще-то нагревается, или, по крайней мере не остывает. Просто потому, что слизистые оболочки васкуляризированы и воздух, проходя через носоглотку и пазухи носа снимает тепло со слизистых.
В организме человека вообще нет ни одного места, в котором что-либо, имеющее температуру ниже температуры тела охлаждалось бы. Или с этим тоже сложно согласиться?

Юрко писал(а):Если на выходе из легких температура смеси равна температуре тела, то все это не существенно.

Не равна. Читайте не только себя, но и то, что остальные пишут.

Юрко писал(а):Типа такого: «Вот вчера работал на 200м. на воздухе, и чувствовал себя комфортно.

Сильно... А вот такой отзыв не внушает: Heliox must be used with caution because of its high thermal conductivity and subsequent risk of hypothermia when the temperature of the gas mixture is lower than 36°C, especially when heliox is administered for long periods.
http://pediatrics.aappublications.org/c ... /111/2/441
Или такой: Divers using HeliOx on deep dives rapidly become cold by loss of body heat through respiration
http://www.divelab.com/divelab/mainpage ... spaper.htm

А вообще я кажется знаю, откуда всё это выросло. Это Джоил Букспан с его Мифами о дайвинге. Он, вроде как, доктор и всё такое, но его доказательства уж очень за уши притянуты и явно расчитаны на необразованного человека. Ну не может (или хотя бы не дложен) врач смешивать понятия half-time и half-life...

Листригон · Добавлено: 27-10-2005 16:01

Только справедливости ради:
Вот фраза говорящая, что все же охлаждается

Цитата:
On exhalation the warm alveolar air re-warms and moistens the nasal mucosa, thus recapturing heat and moisture for the body.

Вроде как о рекуперации тепла отобранного в легких, через поверхность носоглотки. Как нас учит великий Ломоносов- если где-то убыло, значит где-то прибыло. Т.е если тепло передается от воздуха , значит он охлаждается.
Косвенным фактом подтверждающим это, считаю льющийся конденсат из носа в морозный день. Могу даже посчитать точку росы, для условий 90%, T=36 C.

Андрей Яшин · Добавлено: 27-10-2005 16:06

А по сути?