Nádech a výdech Zjistěte, jak přesně a proč se vzduch pohybuje do plic a z plic. Rishi je pediatr specializující se na infekční onemocnění a spolupracuje s Khan Academy.

Kdybyste měli kouzelnou schopnost vidět všechny molekuly vzduchu, vypadalo by to asi takhle. Bylo by to sice mnohem více přeplněné, ale dejme tomu, že to tak vypadá. A teď řekněme, že se rozhodnete udělat něco docela zajímavého, a to že vezmete sklenici a zachytíte do ní některé z těchto molekul vzduchu. Tady mám teda svoji sklenici. Nechám tady malý otvor. Řekněme, že tady je tedy malý otvor. A tomu otvoru já teď přidělám takovéhle prodloužené hrdlo. Sklenice má teď prodloužené hrdlo. Otvor pak bude tady. A teď bych chtěl porovnat, k čemu dochází uvnitř, s tím, co se děje vně sklenice. A aby to bylo vidět, ohraničím si tady takové fialové okénko o přibližně stejném objemu jako má sklenice. Tohle je tedy přibližně stejná část vzduchu. Ta přerušovaná čára samozřejmě jen označuje, o jaké části mluvím, protože se samozřejmě jedná o čáru imaginární. Řekněme ale, že srovnáváme vnitřek modré sklenice s vnitřkem fialově ohraničeného prostoru. Víme, že fialově ohraničený prostor zachycuje určité množství vzduchu v atmosféře. A tento vzduch obsahuje molekuly, jež do sebe vzájemně naráží. Asi takto. Dochází k mnoha náhodným kolizím. A čím častěji k těmto kolizím dochází, tím větší je tlak vzduchu. Tlak vzduchu je okolo 760 milimetrů rtuťového sloupce (= mm Hg). Takto tedy hledíme na tlak vzduchu. To by tedy byl tlak vzduchu v atmosféře. Kdybych však měřil tlak vzduchu ve sklenici, byl by samozřejmě úplně stejný. Byl by také 760 mm Hg. Jen tak na okraj si řekněme, co je to za molekuly. Pokud jich je celkem pět, tak toto je dusík, toto je dusík, toto je dusík a toto je také dusík. Toto by pak mohl být kyslík. Protože, jak víme, kyslík tvoří 21 % vzduchu. To je teda přiměřený odhad, co tu máme za molekuly. Převážně dusík. Ve vzduchu tedy máme dusík a kyslík. Naráží do sebe v mojí sklenici, stejně tak jako v samotné atmosféře. A nyní dejme tomu, že udělám takový zajímavý experiment. Nechám totiž poklesnout spodek svojí sklenice, čímž vlastně rozšířím její dno. Nyní se moc nezabývejte tím, jak by se to mohlo stát. Prostě předpokládejme, že snížím dno. Vidíte, že je trochu níž. V mé sklenici se tedy zvýšil objem. Zároveň je však potřeba zmínit, že tento otvor je teď na chvíli uzavřen. Dal jsem na něj uzávěr. Sklenice je tedy uzavřená a dno se snížilo. Zvýšil se tak objem. To je ta velká změna. Napíšu to tady do rohu. Jen vymažu některé z těchto molekul, abych měl místo. První věc, kterou chci zmínit, je, že se zvýšil objem ve sklenici. Vše, co je tu v rohu napsáno zeleně, se týká naší sklenice. Pokud se zvýší objem, tak molekuly uvnitř sklenice budou rozrušené. Mají najednou více místa na pobíhání a hrání a nemusejí do sebe narážet. Pokud do sebe tedy tak nenaráží, jelikož mají tolik místa navíc, potom se tedy tlak uvnitř sklenice sníží. Protože dochází k méně kolizím. Řekněme, že teď máme tedy malý pokles tlaku. Snížil se na 757 mm Hg. Takže o trochu méně, než kolik je vně sklenice. Jelikož se tedy zvýšil objem, došlo ke snížení tlaku. Ještě jednou - je to kvůli tomu, že dochází k méně kolizím. Nová hodnota tlaku je 757, což je hodnota pozitivní. Někdy se tomu ale říká negativní tlak, nebo vakuum. Říká se to tak proto, že relativně je hodnota 757 o 3 mm Hg nižší než 760. Je tedy vůči původní hodnotě negativní. Pokud tedy chceme tyto hodnoty porovnat, tak 757 bez 760 je (-3). Vyšla by tedy hodnota negativní. Pro tentokrát však použijme jen hodnoty, jež máme, a to 757. A teď řekněme, že otevřu tuto zátku. Tento otvor je nyní otevřen. Co se stane, když jej otevřu? Máme tu tento prostor navíc. Zakroužkoval jsem ho, ale teď to na chvíli odstraním. Prostor navíc... Molekuly se tu samozřejmě pořád neuspořádaně pohybují. Neustále dochází ke kolizím. Některé molekuly tak budou odraženy přímo do hrdla sklenice. Asi takto. Některé molekuly půjdou dovnitř. Stejně tak ale mohou některé být odraženy ven. Celé to probíhá neustále. Jaký však bude konečný rozdíl? Řekněme, že to tu takto nechám, půjdu si po svých a za minutu se vrátím. Všimnu si, že uvnitř sklenice jsou nyní některé molekuly navíc, protože tam je více místa díky objemu, jež jsem přidal. Časem se tedy ve sklenici objeví několik molekul navíc. A třeba jsme měli štěstí a toto je zrovna molekula kyslíku. Mám tedy uvnitř molekuly navíc. A tyto molekuly-- to bude tedy další krok-- molekuly vzduchu proudí dovnitř. ... A tyto molekuly budou dělat to, co molekuly dělávají, a to, že do sebe budou narážet. Začnou do sebe narážet. A najednou-- řekněme, že tato molekula narazí tady a ještě další kolize bude třeba tady. A jelikož nyní máme ve sklenici šest molekul, ale stále stejný objem, zvýšil se tedy tlak. Uvnitř sklenice se zvýšil tlak, a to prostě proto, že je tam více molekul. I když jsme tedy měli nejprve vyšší objem, zase jsme jej zaplnili více molekulami. Tlak se tedy znovu zvýšil na - řekněme - 760 mm Hg. Vrátil se znovu na vyšší hodnotu. Toto je tedy moje nová hodnota tlaku. Ke všem těmto krokům došlo, protože jsem se rozhodl snížit dno sklenice. Co by se ale stalo, kdybych je posunul zpět? Dejme tomu, že se rozhodneme pro původní umístění dna. Odstraním tedy tuto spodní čáru a dno opět posunu nahoru. Vypadá to tedy asi takto. A teď co se týče objemu. Je to takový první krok toho, co se stane. Objem se tedy snížil. To je zřejmé, protože jsem zrovna záměrně posunul dno. Ve své sklenici mám šest molekul. A ty molekuly si tady povykují a naráží do sebe. Nyní na to ale mají méně místa. Tlak se tedy zvedne, neboť dochází k více kolizím. Molekuly do sebe teď naráží častěji. Tlak se zvedne, a to na takových 763 mm rtuťového sloupce. Neboť před chvílí byl 760 mm Hg. A nyní řekněme, že toto zavřeme. Tlak uvnitř tak zůstane 763 mm Hg. Toto vymažeme. Ještě jednou - je to proto, že je nyní uvnitř víc molekul, ale objem jsme snížili. Tlak uvnitř je teď dokonce vyšší než tlak vně sklenice. Vnější tlak totiž vždy zůstane okolo 760 mm Hg. A to proto, že atmosféra je prostě ohromná. ... Pohyb několika molekul sem a tam proto nijak nezmění množství kolizí, k nimž v atmosféře dochází. Toto množství zůstane pořád stejné. A tak kdybych otevřel tento otvor, některé molekuly by samozřejmě poskakovaly okolo něho, až by některá z nich mohla vyskočit ven. Některé molekuly můžou jakoby vyskočit. A celkem vzato jich nakonec bude více mířit ven než dovnitř, protože k více kolizím dochází uvnitř. A pro připomenutí: když říkám více kolizí, rád bych, abyste pomysleli na vyšší tlak. Pokud je tedy tlak uvnitř vyšší a dochází k více kolizím, budou do sebe molekuly více narážet a některé zamíří ven. Dalším bodem, co připíšeme, jsou tedy molekuly vzduchu. Molekuly vzduchu se pohybují ven. ... Posledním bodem je tedy to, že pokud molekuly vzduchu míří ven-- řekněme, že se třeba tato molekula kyslíku náhodou dostala ze sklenice. Tato byla tedy odražena ven. Toto všechno smažu, aby to bylo přehlednější. Uvnitř tedy máme znovu pět molekul. A objem je nyní stejný jako ten úplně počáteční. Tlak uvnitř se také navrátil ke své původní hodnotě, snížil se na 760 mm Hg. Důvod, proč říkám přesně 760, je, protože tento proces ve třetím kroku bude pokračovat, dokud se počet kolizí uvnitř a vně sklenice nevyrovná. To je tedy celý ten proces-- ještě jsem vlastně zapomněl zmínit: Když jsme byli na hodnotě tlaku 763, tak občas je tato hodnota nazývána pozitivní, a to ze stejného důvodu jako u tlaku negativního. Jde prostě o to, že se srovnává hodnota 763 s hodnotou atmosferického tlaku (760). Hodnota 763 je tedy o 3 vyšší, což je trochu pozitivní. Když se tedy porovnávají věci relativně, používáme označení "pozitivní" a "negativní". Pokud však používáte konkrétní hodnotu v absolutním smyslu, zůstali byste u čísel "757" nebo "763". Co tohle všechno má vůbec společného s námi? Jak souvisí sklenice a její otvor s lidmi? Ukážu vám, že když jednoduše trochu pozměním svůj obrázek, hned uvidíte, jak se nás to týká. Místo všech těch molekul uvnitř sklenice-- vím, že víte, že tam jsou-- můžu toto všechno vymazat. Nyní trochu pozměním tento tvar, abyste viděli, co to vlastně může být. Dejme tomu, že to nakreslím takto. Všechno ostatní ponechám podobně. Asi takto. A nyní vidíte, že místo sklenice pro vás kreslím plíce. Toto jsou tedy plíce, levá a pravá. Tohle bude pravá a toto levá. A bude to vypadat nějak takto. Tady to půjde takto nahoru okolo incisura cardiaca (srdeční zářez), až sem. A potom tady máme samozřejmě ten otvor, kterému nyní mohu říkat ústa. Toto by byla ústa. Teď již můžu úplně smazat slovo "otvor". A myslím, že nyní už začínáte chápat, co se děje i v našem těle. Naše hlava tedy představuje otvor. Toto je pak nos. A toto je celá hlava-- nakreslil jsem ji trochu placatou, ale myslím, že chápete... Tady je nos a tady je ucho. Jde o to, že vzduch vstupuje ústy, pokračuje do plic a následně zpět z plic. Tomuto procesu se říká nádech. Když tedy zvyšujete objem plic, říká se tomu "nádech". Pokud vás tedy někdy napadlo, k čemu dochází při nádechu, je to toto. A když plíce stahujete a molekuly vzduchu míří ven, jde o "výdech". Asi bych je měl napsat stejně, protože oba procesy jsou stejně důležité. Napíšu je tedy stejně. Výdech. A nyní tedy víte, jak dochází k nádechu a výdechu. Při každém nádechu jde o tyto procesy. Dojde k jemné změně objemu a tím i ke změně tlaku. Vzduch se pohybuje dovnitř a ven.