Однородный барьер между газами. Неоднородный барьер между газами

По простоте своей формулировки эти термины говорят сами за себя. Газ 1 находится по одну сторону мембраны или барьера А, а газ 2 —по другую. Если объемы газов, находящихся по каждую сторону от мембраны, изолированы, то окончательный газовый состав установится в том случае, когда давление каждого газа в смеси составит 0,5 кгс/см2.

С другой стороны, если газы 1 и 2 постоянно восполнять со скоростью, значительно превышающей скорость диффузии каждого из них, то в мембране в итоге установится симметричный градиент парциальных давлений. Если проницаемость поверхности мембраны для одного газа отлична от таковой для другого, то в ней возникает преходящее перенасыщение, которое будет сохраняться до тех пор, пока система не достигнет равновесия.

Важно отметить, что в приведенном примере устойчивое состояние перенасыщения в мембране А при общем давлении нейтральных газов свыше 1 кгс/см2 невозможно: Оно могло бы появиться лишь как мимолетный результат первоначально неравного диффузного потока газа 1 и 2, например, азота или гелия, вследствие различных коэффициентов диффузии в однородном барьере А.

Физическая модель данной ситуации демонстрировалась Winsey, Folkman в 1967 г. и может быть легко воспроизведена в лабораторных условиях путем прикрепления одного конца длинной тонкой медицинской трубки из силиконовой резины к тупой игле (№ 26), которая стыкуется с физиологическим измерителем давления.

Завязав другой конец силиконовой трубки и вставив ее в пластмассовую трубку большего диаметра и той же длины, можно, продувая любой газ вокруг силиконовой трубки, демонстрировать преходящее изменение давления, величина и длительность которого зависит от толщины стенки трубки, коэффициентов диффузии каждого из газов и внутреннего объема, который должен подвергнуться обмену.

Физиологический аналог преходящей изобарической контрдиффузии показан на рисунке, где число газовых пузырьков в центральной вене, определенное доплеровским прибором, дано в зависимости от времени экспозиции: (I) после замены газа в камере и дыхания по схеме, показанной на рисунке- (II) после замены газа в камере, но при дыхании азотом, как это было изображено на рис. 106, а. В первом случае (I) газовые пузырьки со временем постепенно исчезали.

Во втором случае (II) градиенты давлений оставались неизмененными, а следовательно, потенциально опасными для жизни. Далее рассмотрим физический аналог этой ситуации устойчивого изобарического газообмена.

Подобного рода эксперименты, их анализ и формулировка положений были подсказаны первоначальными исследованиями, проведенными учеными Пенсильванского университета, когда организм испытуемых подвергали насыщению в гелиево-кислородной среде под давлением, соответствующим глубине 365 м, а затем, не задумываясь, предлагали им дышать через маску неоново-кислородной смесью с целью изучения влияния на функцию респираторной и других систем плотности газа, эквивалентной плотности гелия на глубине 1524 м.

В итоге возникшие крапивница и головокружение, приводящие к потере работоспособности, явились неожиданностью для исследователей, потому что предшествующие симптомы необъяснимых поражений кожи не были распознаны. Хотя исследователи полагали, что общий механизм процесса должен быть по меньшей мере сходный с тем, который показан на рисунке, в то же время они поняли, что новый феномен выдвигает множество проблем.

Видео: Искровой разряд

Среди них: количество мест образования газовых пузырьков, локализация пузырьков (внутри- или внесосудистая), индивидуальная уязвимость различных тканей и органов (в частности, внутреннего уха), относительный риск различной последовательности замены нейтральных газов [Lambertsen, Idicula, 1975].

Несмотря на то что приведенное на рисунке состояние, т. е. устойчивая изобарическая контрдиффузия, является потенциально опасным для жизни [Lambertsen, Idicula, 1975], его не следует считать неизбежной профессиональной вредностью, как, например, при сварке в атмосфере инертных газов, так как оно может быть предотвращено. В настоящее время устойчивую изобарическую контрдиффузию рассматривают как опасность, которую следует устранять при проведении подводных работ и лечебных мероприятий.

Вместе с тем, однако, состояние устойчивой изобарической контрдиффузии имеет уникальное научное значение как исследовательский инструмент, с помощью которого можно ответить на вопросы о процессе роста разовых пузырьков, количестве их локализаций на единицу объема ткани, давлении деформации тканей [Cowley, Lambertsen, 1979] и критических порогах перенасыщения [D`Aoust, Young, 1979].

Источник: http://meduniver.com