¿Cuál es la masa de aire en mis pulmones?

Interesante pregunta. Hagamos algunos cálculos de “la parte posterior de la servilleta”.

La Capacidad Residual Funcional (FRC): el volumen de aire en sus pulmones al final de una exhalación normal, es de 2400 ml para un varón de 80 kg de tamaño medio. El volumen tidal (es decir, el volumen de aire inhalado durante una respiración normal) es de 7 ml / kg, o 560 ml para ese mismo macho de 80 kg. Por lo tanto, cuando respira (respiración normal, no grande), tiene 2.950 ml de gas en los pulmones. Este gas está a una temperatura de 37 grados centígrados (es decir, la temperatura central de su cuerpo) y contiene aire (una mezcla de oxígeno y nitrógeno), vapor de agua y dióxido de carbono.

Al inhalar, la mezcla de gases en sus pulmones se equilibrará a la presión atmosférica (760 mm Hg a nivel del mar), porque sus pulmones están abiertos a la atmósfera que está inhalando. La presión de vapor del agua es de 47 mm Hg, la presión parcial de CO2 alveolar (suponiendo pulmones sanos y aire normal) es de 40 mm Hg. A estos valores, el oxígeno en los pulmones tiene una presión parcial de 107 mm Hg según la ecuación de oxígeno alveolar (ecuación del gas alveolar – Wikipedia). Según la ley de Dalton (que establece que la suma de las presiones parciales en una mezcla de gases es igual a la presión total de esa mezcla), la presión de nitrógeno es 760-47-40-107 = 566 mm Hg.

A partir de aquí, usaremos la ley de los gases ideales (PV = nRT) para calcular cuántos moles de cada gas (aire, vapor de agua y dióxido de carbono) hay, y multiplicaremos por la masa molar de ese gas para obtener el peso . Me saltearé las minutas de hacer los cálculos y utilizaré la página web de la calculadora de leyes de gases ideales (Ley de Gas Ideal). Vamos a establecer la temperatura a 37 grados C, el volumen a 2950 cm ^ 3, y la presión a la presión parcial de cada gas, y resolver por los moles.

• Vapor de agua: 0.0072 moles * 18 g / mol = 0.1296 gramos
• Dióxido de carbono: 0.006 moles * (12 + 16 + 16) g / mol = 0.264 gramos
• Oxígeno: 0.016 moles * 32 g / mol = 0.512 gramos
• Nitrógeno: 0.086 mol * 28 gramos / mol = 2.408 gramos

Entonces, la masa total es 3.3136 gramos.