Охлаждение тела при дыхании гелием

Сообщение

Максим Васильев · Добавлено: 26-10-2005 02:02

Гелий как известно "холодный" газ и как поддувка для сухаря не подходит!
А как обстоит с дыханием?

Пишите свои мнения!

SVD · Добавлено: 26-10-2005 10:02

Подолжение ЭТОЙ темы?

Андрей Яшин · Добавлено: 26-10-2005 10:31

Прочитал дискуссию на Октопусе. Многое понравилось.
К сожалению, процесс дыхания там представлен как чисто физический, но не физиологический.
Гелий, как очень легкий газ имеет свойство проникать в алвеолы гораздо лучше, чем остальные. По этому при дыхании гелиевыми смесями в процесс вентиляции включается, грубо говоря, гораздо больший объем легких, нежели при дыхании азотно-кислородными смесями, включая воздух. Меж тем не секрет, что при дыхании вне тяжелых нагрузок емкость легких задействована не полностью.
Таким образом, при дыхании гелиевыми смесями человек отдает тепло с гораздо большей площади легких.
На свойстве гелиевых смесей проникать глубже основаны методы лечения бронхиальной обструкции (не знаю, применяются ли они сейчас), а так же своего рода «необнаруживаемый допинг» для велосипедистов и гребцов, которым перед гонкой дают подышать подогретым нормоксичным гелиоксом. Это резко повышает способность оксигенации организма, хотя и на короткое время. Но на средние дистанции хватает. Результаты у спортсменов при прочих равных условиях выше. Авторство методики в СССР приписывается Институту Медико-биологических проблем, в барокамере которого, по соглашению с РОСНО, рано или поздно оказывается любой дайвер, дышащий гелиевыми смесями.

Листригон · Добавлено: 26-10-2005 10:34

Хоть и не технодайвер, решил все-таки свое мнение оставить, поскольку когда-то имел отношение по работе к этим газам.
Вот что у меня получилось:
Смотрим для нормальных условий (T=20 C,p= 1 bar)
Теплоемкость азота 750 Дж/кг*К;
Теплоемкость гелия 3161 Дж/кг*К;
Казалось бы теплоемкость в 4,21 раз выше, стало быть отберет от организма больше тепла, но плотноть газов разная:
Плотность азота 1,25 кг/м3;
Плотность гелия 0,178 кг/м3;
В 7 раз гелий менее плотный чем азот, стало быть в дыхательной смеси его во столько же раз меньше по массе. При условии полной замены азота гелием (при 21% О2) , соответственно энергии потребной на нагрев газа уйдет примерно в 1.25-1,3 раза меньше ( без учета разности в теплопроводности).
Т.е получается что гелиокс чуть ли не теплее воздуха.
А вот с поддувом костюма другая ситуация, теплопроводность гелия примерно в 8,7 раз выше чем аргона , и в 5 раз выше чем у воздуха, соответственно теплоизоляционные свойства костюма ухудшаются.
У меня вот так получается.

Артем · Добавлено: 26-10-2005 13:18

У профессионалов глубоководников применялся и применяется подогрев газа на вдохе при работе с гелием. Был даже на ИДА (серия после ИДА-72).

Листригон · Добавлено: 26-10-2005 13:34

Значит теплопроводность все-таки сильно влияет, за счет нее газ не участвующий в обмене видимо сильнее прогревается чем на азоте.

Максим Васильев · Добавлено: 26-10-2005 13:50

Газ у водолазов подогревается по другим причинам,
первое: газ подогревается пассивно проходя с подогревом для сухаря рядом.
второе: есть такое обозначение как "undetected hypotermia" из-за которой известны пару-другую аварийных ситуций под водой с смертельным исходом.
Дело в том что в бронхах и лёгких отсутствую температурные рецепторы и при дыхании любым холодным газом (а энергия затраченная на подогрев вдохнутого газа, пропорцианальна глубине), человек замерзает из нутри не замечая этого!
Хотите верьте хотите нет, но при дыхании гелием затрачивается меньше! энергии, чем при дыхании воздухом.

Листригон прав на 100%

Андрей Яшин · Добавлено: 26-10-2005 14:14

Максим Васильев писал(а):Хотите верьте хотите нет, но при дыхании гелием затрачивается меньше! энергии, чем при дыхании воздухом.

Разумеется, но это не имеет никакого отношения к теплопотерям. Гелий лекий и его легче «перекачивать» в процессе дыхания.
Энергетическая ценность дыхания тем ниже, чем легче газ, которым человек дышит. С повышением давления это усугубляется.
Не стоит смешивать энергию, затрачиваемую организмом на обогрев и энергию, затрачиваемую собственно на процесс вентиляции легких.

Максим Васильев · Добавлено: 26-10-2005 14:32

Андрей Яшин писал(а):
Максим Васильев писал(а):Хотите верьте хотите нет, но при дыхании гелием затрачивается меньше! энергии, чем при дыхании воздухом.
Разумеется, но это не имеет никакого отношения к теплопотерям. Гелий лекий и его легче «перекачивать» в процессе дыхания.
Энергетическая ценность дыхания тем ниже, чем легче газ, которым человек дышит. С повышением давления это усугубляется.
Не стоит смешивать энергию, затрачиваемую организмом на обогрев и энергию, затрачиваемую собственно на процесс вентиляции легких.

А я и имею в виду энергию затрачиваемую на обогрев газа!
Дайвер затрачивает меньше энергии на полный (а любой! вдох это полный обогрев смеси которую мы вдыхаем) обогрев тримикса, чем воздуха.
Кстати обьём газа который мы вдыхаем не зависит не от глубины не от смеси которой мы дышим!
Я как на поверхности 1-2л скажем вдыхаю, так и на 100м!
Или?

Листригон · Добавлено: 26-10-2005 14:40

Есть интересная работа:
"Математическая модель влияния дыхания подогретой кислородно-гелиевой смесью на тепломассообмен"
Текста ее не нашел , но вот ссылка с тезисами из нее
[url] http://youth.imbp.ru/teziss/manugina.htm.
Было бы интересно ее почитать, возможно получили бы ответы на большинство вопросов по дыханию.

Андрей Яшин · Добавлено: 26-10-2005 15:21

Максим Васильев писал(а):Кстати обьём газа который мы вдыхаем не зависит не от глубины не от смеси которой мы дышим!
Я как на поверхности 1-2л скажем вдыхаю, так и на 100м!
Или?

Этот разговор как-то раз уже был.
Если бы объем вдыхаемого газа, не менялся с глубиной, то на глубокие погружения вы бы ходили не со спарками 2х15, а брали бы легенькие 2х10. И манометр на сотке не летел бы к нулю с каждым вдохом, а жил бы себе спокойно, как в бассейне.
То есть, конечно, можно сказать, что объем легких, дескать, остается неизменным. И это, разумеется, так. Но, утверждая, что объем газа не зависит от глубины, мы по сути объявляем газ несжимаемой субстанцией. Естественно, это не так. Кстати, в прошлый раз в подобной дискуссии приведение объемов газа к нормальному давлению полностью игнорировалось.
Мне известен один газ, потребление которого не зависит от глубины, а только от нагрузки. Это кислород. На этом принципе построены полузамкнутые ребризеры с активной подачей и замкнутые ребризеры типа KISS.

Листригон · Добавлено: 26-10-2005 15:45

Надо определиться с терминологий, что бы говорить на одном языке.
Объем вдыхаемого газа, как физическое определение емкости не меняется, меняется давление этого объема, суть масса газа- именно она и важна нам для определения энергии потребной на нагрев . Приведение к объему при н.у. всего лишь тоже самое определение массы, которую надо греть. А вот прогревается ли весь объем газа, или его часть вопрос. Если весь то получается, что гелиокс выгоднее и по энергии затрачиваемой на нагрев и по работе дыхания в связи с малой вязкостью гелия, если не весь то непонятно, поскольку тут вмешивается (вернее надо рассматривать) процесс теплопередачи, а он у гелия намного интенсивнее. Есть у кого-нибудь данные по температуре выдыхаемого воздуха?

Андрей Яшин · Добавлено: 26-10-2005 16:17

У меня данных по температуре выдыхаегого газа нет. Я такое вообще не встречал, но сильно подозреваю, что должно быть в районе 37 градусов.
Я не понимаю, что заставляет вас игнорировать способность гелия «проникать глубже»?
Вот представьте себе теплообменник, имеющий какую-то площадь поверхности. Его обдувает каким-то газом. При этом газ отнимает у жидкости в теплообменнике определенное количество каллорий тепла.
Теперь мы увеличиваем полщадь теплообменника, оставляя остальные условия прежними. Что произойдет?
По-моему именно в этом гипотремический эффект гелия.
Кстати, вспомнил, что подогретый гелиох с успехом применялся для лечени запредельных переохлаждений. Именно гелиох, а не какая-нибудь другая смесь. И опять же из-за способности гелия «проникать глубже».

Листригон · Добавлено: 26-10-2005 16:33

По поводу лечения ничего сказать не могу, поскольку честно говорю некомпетентен- тут Андрей пальма у вас.
А по увеличению площади теплообменника, могу сказать вот что:
-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.
-Если существенно меньше, то правда ваша. Т.к площадь больше и за время пребывания газа в легких гелий нагреется больше и из-за большей площади контакта и за счет значительно большей теплопроводности ( более интенсивный процесс теплообмена по объему газа) .Я так думаю.

Андрей Яшин · Добавлено: 26-10-2005 16:39

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?

Артем · Добавлено: 26-10-2005 16:41

Максим Васильев писал(а):Газ у водолазов подогревается по другим причинам,
первое: газ подогревается пассивно проходя с подогревом для сухаря рядом.

Немного отвлекусь. Используются костюмы ВОДООБОГРЕВАЕМЫЕ. Так что Ваша первая причина отпадает. Подогревается газ именно для дыхания.

Андрей Яшин · Добавлено: 26-10-2005 16:46

Это точно. Русский СВГ-200 у которого поддув осуществлялся выдохом в костюм через нос имле в одих модификациях водяной, а в других — электрический подогрев шлангов ребризера. То есть подогревался именно дыхательный газ.

Максим Васильев · Добавлено: 26-10-2005 16:51

Артем писал(а):
Максим Васильев писал(а):Газ у водолазов подогревается по другим причинам,
первое: газ подогревается пассивно проходя с подогревом для сухаря рядом.
Немного отвлекусь. Используются костюмы ВОДООБОГРЕВАЕМЫЕ. Так что Ваша первая причина отпадает. Подогревается газ именно для дыхания.

Я про это и писал, газ подогревается пассивно проходя рядом с (водным) обогревом для сухаря, и естественно газ подогревается для дыхания, для чего ещё

Почему, уже написал

Юрко · Добавлено: 26-10-2005 16:58

Андрей Яшин писал(а): Вот представьте себе теплообменник, ...Теперь мы увеличиваем полщадь теплообменника, оставляя остальные условия прежними. Что произойдет?

А ничего! Температура исходящего газа осталась 37 град., количество газа - то же, количество каллорий унесенного тепла не изменилось.

Максим Васильев · Добавлено: 26-10-2005 17:04

Площадь лёгких остаётся не изменной для любого! газа. Гелий не проникает "глубже" чем воздух. А так как любой газ нагревается до температуры тела, но энергитические затраты на это разные, то гелий для дайвера более "тёплый" газ!

По обьёму: обьём лёгких везде одинаковый, следовательно и обьём газа там находящийся!
Другое дело количество газа, здесь всё пропорцианально глубине!

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