科学小知识:把空气中的氮气都换成氢气,人类还能正常呼吸吗?


科学小知识:把空气中的氮气都换成氢气,人类还能正常呼吸吗?


文章图片


科学小知识:把空气中的氮气都换成氢气,人类还能正常呼吸吗?


文章图片


科学小知识:把空气中的氮气都换成氢气,人类还能正常呼吸吗?


文章图片


科学小知识:把空气中的氮气都换成氢气,人类还能正常呼吸吗?


文章图片


科学小知识:把空气中的氮气都换成氢气,人类还能正常呼吸吗?



保持空气中氧气和二氧化碳的比例不变 , 把所有氮气都换成氢气;假设是微重力环境 , 不用考虑气体分层的情况;人造热源 , 密闭恒压空间 , 也不用考虑气温气压变化 , 人类还能正常呼吸吗 , 会产生不适感吗?

在空气中 , 占比最大的就是氮气了 , 它的体积占了空气的约78.1%左右 , 而我们赖以生存的氧气占比第二 , 约占20.9% , 其次是二氧化碳 , 占比约0.031% , 剩下的就是各种稀有气体了 。 从空气中各种气体占比看 , 如果地球上的动物演化出氮气呼吸的能力好像更合理一些 , 但其实进化不是哪个多就用哪个 , 不然人类吃土、喝海水多好 , 又多又容易获取 。

好了 , 我们言归正传 , 如果把空气中占比最大的氮气全部换成氢气 , 在其他气体不变的情况下 , 人类还能不能正常呼吸呢?会发生什么呢?我们一起来聊一下这个有意思的问题 。

首先 , 我们来看一下人在呼吸时氮气的作用作为空气中占比最大的气体氮气其实对于人类的呼吸系统来说并不能起到什么作用 , 为什么这么说呢?首先 , 人在吸气时 , 吸入的是空气 , 而不是单纯的氧气 , 而各种气体的占比与正常空气的占比是一样的 。 但是 , 在人呼吸时 , 人呼出的气体就会发生改变了 。

这是因为人吸入的空气虽然包含着各种气体 , 但是真正有作用的其实只有氧气 , 但是人吸入的氧气并不会完全消耗掉 , 因为人在吸入空气时会在肺中由肺将其中氧气溶解掉 , 但是在正常的大气压下 , 肺只能溶解部分的氧气 。
这其实非常的关键 , 因为人类血液中红细胞的溶氧量本身就比较高 , 如果肺将全部的氧气全部溶解的话 , 氧气对于人类来说就过量了 。

因此 , 虽然氧气在空气中只占20.9%左右 , 但这些氧气人都用不完 , 这就导致了我们呼出空气时 , 其中的含氧量也是比较高的 , 约占空气的13-16% 。
与此同时 , 人的呼气是会将肺中多余的二氧化碳呼出来 , 所以在人呼出的空气中 , 二氧化碳的含量也大大增加了 , 除了这两项外 , 其他的气体在人呼气和吸气的过程是没有变化的(还有水蒸气哈 , 这个不计入参考范围了) 。

因此 , 氮气虽然是空气最大的组成成分 , 但是对于我们呼吸来说 , 它们没有任何主动性的作用 , 不过 , 正是因为它的高占比 , 降低了其他气体 , 尤其是氧气的含量 , 这使得人的肺在溶解氧气时才能少量且定量 。

把空气中的氮气换成氢气 , 人类还能正常呼吸吗?【科学小知识:把空气中的氮气都换成氢气,人类还能正常呼吸吗?】从上面的分析我们可以看出 , 氮气其实在我们的呼吸中只是作为一个压制其他气体比例的气体存在的 , 并不会与我们的肺泡发生任何的作用 , 这其实是因为氮气属于惰性气体 , 它不太容易与其他的物质发生反应导致的 。
当把氮气换成氢气之后 , 氢气代替了氮气 , 空气中其他气体成分不变 , 当我们将空气吸入肺中之后 , 肺泡依然会溶解氧气 , 而氢气极难溶于水 , 所以它们也是作为调节空气中各气体比例的存在 , 不会对我们的呼吸造成什么阻碍 , 甚至当空气中的氮气换成氢气后 , 我们呼吸时也不会有任何的不适感 。

把空气的氮气换成氢气会发生什么?虽然把氮气换成氢气不会影响我们的呼吸 , 我们甚至无法察觉这种变化 , 但是这种变换本身是比较危险的 。
首先 , 氢气是一种密度极小的气体 , 我们给小孩子买的气球和一些热气球里面就是氢气 , 一放手它会一直向上飞 , 直到破裂 , 所以如果我们在下水之前深吸一口气 , 跳入水中 , 结果就是很快就飘上来 , 而不需要借助外力 。

推荐阅读