用压力与体积解释通气

通气（ventilation）是空气进出肺的过程。要解释它，就把肌肉运动、胸腔体积、压力、气流这四者依次连起来。这类内容会出现在呼吸、运动和胸腔模型的题目中。

这一课是气体交换与呼吸作用专题的开头，为空气到达肺泡之后发生的事做准备。

关键概念是什么？

空气从压力较高的地方流向压力较低的地方。肺本身没有肌肉，所以是胸腔在做功。改变胸腔大小，就改变了里面的压力。

一定量的气体，体积变大时会散开，压力下降；体积变小时，压力上升。

吸气的解释步骤是什么？

1. 外肋间肌收缩，把肋骨向上、向外提。
2. 膈肌收缩并变平，向下移动。
3. 胸腔体积增大。
4. 胸腔内的压力降到低于外界空气的压力。
5. 空气经气道流入，肺膨胀。

呼气是把这条因果链倒过来。

膈肌放松并向上拱成圆顶，肋骨向下、向内移动，体积减小，压力升高到高于大气压，空气流出。用力呼气时，内肋间肌收缩，把肋骨向下、向内拉。你所考年份要求到什么程度，请查看 Cambridge 大纲。

例题

一个模型由钟罩组成，里面有一个接在管子上的气球。钟罩底部用橡胶膜封住，学生把橡胶膜向下拉，气球膨胀了。

**步骤 1，指出什么变了：**橡胶膜向下拉，使钟罩内的空间体积增大。

**步骤 2，联系压力：**同样的空气有了更大的空间，所以钟罩内压力下降。这个虚构例子中，压力从 101 kPa 降到 98 kPa。

**步骤 3，联系气流：**钟罩外的压力仍是 101 kPa，比里面的 98 kPa 高，所以空气经管子流入气球。

**步骤 4，对应到人体：**橡胶膜代表膈肌，气球代表肺，钟罩代表胸腔。

**步骤 5，写出局限：**模型没有肋骨，所以无法显示肋间肌的运动。

需要提防的错误

一个合理的错误是只写肌肉就停下，或者把肺当成主动的一方。

错误答案：“膈肌向下移动，肺把空气吸进去。”

这个答案写出了一块肌肉，却跳过了体积和压力，还说成是肺在动作。

改正的方法是写出完整的因果链：膈肌收缩并向下移动，所以胸腔体积增大，所以压力降到低于大气压，所以空气流入。每一个”所以”都是可以得分的环节。

自我检测

1. 膈肌放松时，胸腔体积和压力会怎样变化？

2. 在钟罩模型中，气球代表什么？为什么它只是模型？

3. 有学生写：“肋骨向上、向外移动，所以空气被拉进去。“请改写成完整的解释。

接下来学什么？

当你能解释空气如何移动，就继续学习肺泡结构与扩散，再用气体交换与呼吸作用练习检验自己。

有些学生能背出步骤，但题目换个说法就失分。我们的老师会在线上一对一生物补习中处理这种情况。