即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

最沒存在感的空氣,總是在我們游泳嗆水的時候提醒我們它有多重要——如果無法及時浮出水面呼吸空氣,就會有窒息的危險。這是所有哺乳動物的致命弱點,即使是水生哺乳動物也做不到在水下呼吸,必須時不時浮出水面猛吸幾口。

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

​為什麼魚能自由地在水裡呼吸,我們就不能?

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

原因很簡單:一、我們不是魚(鹹魚也不行);二、我們不是人魚(霧)。

言歸正傳,我們和魚類在呼吸上的區別主要有這兩方面:需氧量的不同和呼吸器官的不同。

哺乳動物屬於恆溫動物,需要不斷消耗能量維持體溫,而魚類等用鰓呼吸的動物都是變溫動物,對氧氣的需求比我們小。空氣中含有大約21%的氧氣,而等體積水中的氧氣含量僅為它的1/20。

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

哺乳動物肺部參與交換氣體的是一個個葡萄粒般的小肺泡,它們輸送氧氣的方式很佛系——讓氧氣自由擴散透過薄膜,因為氣體會自發從高濃度一側流向低濃度一側。

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

然而氧氣在水中的濃度很低,靠被動擴散可太慢了。另外,水的粘度(空氣的100多倍)和密度(空氣的700多倍)都比空氣大得多,容易滯留在肺部,無法及時排出。

話說回來,既然空氣中的氧氣比水裡多得多,為什麼魚類在空氣中還會窒息呢?

在魚類的呼吸器官——鰓上你可以看到一條條細密的鰓絲。當魚兒在水中游動時,鰓絲舒展開來,與水流充分接觸,濾出其中的氧氣。但在空氣中,乾燥的鰓絲會粘連在一起,這就好比我們的氣管壁都貼到了一起,自然會呼吸困難。

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

絕大多數液體在常溫常壓下對氧氣的溶解能力都很弱,而且光攜帶氧氣還不夠,這種液體還需要能溶解呼吸產生的二氧化碳,把它們送出去,才算是實現呼吸循環。我們熟悉的硅油就有如此難得的特性,然而,科學家發現硅油吸入肺部對人體有害,只能排除。

好在我們還有另一個選擇——氟碳化合物(PFCs)。它是碳氫化合物中的氫原子被氟、氟氯、氟溴或氟碘取代後形成的一類有機惰性化合物。

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

氟碳化合物常溫下溶解氧氣的能力可達血液的3倍(35~70mL/100mL),溶解二氧化碳更不在話下(122~255 mL/100mL)。而且它的化學結構非常穩定,不容易發生反應,是無色、無味、無毒的“三無產品”。

不過這東西一開始並不是為了讓人體驗液體呼吸的新鮮感而合成出來的。它的背景還很“硬核”——誕生於上世紀40年代美國研製原子彈的曼哈頓計劃。當時科學家試圖找出一種惰性物質來冷卻核反應堆中的六氟化鈾,後者極為活潑,跟誰都能擦出“花火”。後來,科學家找到了“老實安分”的氟碳化合物,併發明瞭大規模製取氟碳化合物的技術。

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

所以,聽起來無可挑剔的氟碳化合物究竟能不能讓人順利呼吸呢?

即使被它淹沒也不會窒息,這是什麼神奇液體?

在科學家們不懈的努力下,氟碳化合物終於能夠順利的使人呼吸了。氟碳化合物不僅被用於改善呼吸,由於它對人體相對友好,不會被人體吸收,因此還能作為給藥載體。又因為它不透射線,也被用作CT掃描成像的造影劑。氟碳化合物還是一種很好的冷卻劑,能夠實現器官組織的快速冷卻,以延緩急性損傷的發生,減輕後遺症。由於出色的冷卻和絕緣性能,它已經在工業領域大顯身手。

如果能無拘無束地在液體中呼吸,你想怎麼用呢?

點贊收藏+關注,我們一起探索更多知識。


分享到:


相關文章: