2020年物理課中肺表面活性物質(zhì)的教學探討的教育論文

1、物理課中肺表面活性物質(zhì)的教學探討的教育論文液體的表面張力從微觀上看，是因為表面薄層內(nèi)分子間的相互作用，它不同于液體內(nèi)部分子間的相互作用，從而使液體表面層具有一種特殊性質(zhì)，宏觀上表現(xiàn)出液體表面具有收縮的趨勢，整個液面處在一種張緊的狀態(tài)，表面上出現(xiàn)張力。簡單地說表面張力是液體表面層相鄰部分之間的吸引力， 是一部分液面與另一部分液面之間的相互作用，施力物體和受力物體都是液體。表面張力的方向是跟液體表面共面或相切的。 如果液面是平面，表面張力就在這個平面上； 如果液面是曲面， 表面張力就在這個曲面的切面上。作用在任何一部分液面上的表面張力， 總是跟這部分液面的分界線垂直。表面張力的大小與所研究的那部分

2、液面的周界線的長度L 成正比；不同性質(zhì)的液體，表面張力應不同，因此引入了表面張力系數(shù)，實驗發(fā)現(xiàn)表面張力系數(shù)與液體性質(zhì)、 溫度和純度有關， 故表面張力表示為： F =L。溶液的表面張力系數(shù)通常都與溶劑的表面張力系數(shù)不同，有的溶質(zhì)使溶液的表面張力系數(shù)減小， 此溶質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)，少量的表面活性物質(zhì)可以在很大程度上影響液體的表面性質(zhì)， 顯著降低表面張力，它還具有溶解、乳化、潤濕、起泡、消泡等作用。水的表面活性物質(zhì)常見的有膽鹽、有機酸、酚醛、肥皂等。例如肥皂可以增加溶解，將衣服中的污漬溶解到水中。由于表面張力作用，彎曲液面有一個特點，就是在它的下面產(chǎn)生附加壓強，其數(shù)值為 P =2R，顯然該附加壓強和

3、表面張力系數(shù)成正比和表面的半徑 R成反比。表面彎曲越厲害，其半徑 R越小，附加壓強 P 就越大。對凸液面，液面內(nèi)壓強大于液面外壓強，附加壓強P向下；對凹液面，液面內(nèi)壓強小于液面外壓強，附加壓強P 向上。人的呼吸器官主要包括鼻、咽喉、氣管和肺等部分。肺位于胸內(nèi)，支氣管在肺內(nèi)分成很多小支氣管，小支氣管越分越細，其末端膨大成囊狀氣室，每室又分成許多小氣囊，叫做肺泡。肺泡壁上分布著許多毛細血管。呼吸時新鮮空氣進入肺泡，其中的氧氣進入血液中，而血液中的二氧化碳則排至肺泡， 再由氣管排出體外。 所以肺泡是氣體交換的場所，也可以說氣體交換是在肺泡里進行的。肺泡的半徑在吸氣開始時約為 0.05 0.1mm。它

4、的內(nèi)壁附有一層粘性組織液。這種液體在正常情況下的表面張力系數(shù)約為 0.05N/m。如果把肺泡看作是球狀，這層液膜產(chǎn)生的附加壓強是 15mmHg，這就是說，要使肺泡能擴張吸氣，泡內(nèi)和泡外的壓強差最低要達到 15mmHg。通常在吸氣時，肺泡內(nèi)的壓強應比大氣壓強低 3mmHg，使空氣可以通過氣管進入肺泡。因此要求肺泡外的壓強應該比大氣壓強低 18mmHg。但實際上肺泡外胸腔的負壓只有 4mmHg，肺泡內(nèi)外的壓強差只有1mmHg，比要求的數(shù)值小1/15 ，這一實際問題是怎樣解決的，我們來進一步分析。三、肺表面活性物質(zhì)的作用在呼吸過程中，這個困難是通過降低肺泡壁的表面張力來克服的。肺泡壁分泌一種表面活性

5、物質(zhì) ( 由飽和卵磷脂和脂蛋白組成 ) ，它可以使肺泡的表面張力下降 1/7 到 1/15 。這就可以使肺泡在胸腔的負壓下正常吸氣。另外，應該指出的是：肺泡的表面張力是隨肺泡的大小發(fā)生變化的。肺泡內(nèi)的表面活性物質(zhì)的量是保持一定的。 吸氣時，肺泡體積增大， 而表面活性物質(zhì)的量不變， 表面活性物質(zhì)的濃度相對減小，表面張力系數(shù)增大， 結(jié)果表面張力增大，以保持附加壓強的相對穩(wěn)定，從而限制了肺泡的繼續(xù)膨脹；呼氣時，肺泡體積減小，表面活性物質(zhì)的濃度增大，表面張力系數(shù)減小，結(jié)果表面張力減小，從而防止了肺泡的萎縮。如果不是這樣，假定肺泡的表面張力保持不變，則當肺泡擴大時， 附加壓強由于半徑增加而越來越小， 擴

6、大將繼續(xù)進行直至肺泡破裂為止。 反過來當肺泡縮小時， 附加壓強由于不斷增加，肺泡最后完全閉合。 這就會使正常的呼吸無法進行。 肺泡上表面活性物質(zhì)對表面張力的調(diào)控作用保證了呼吸過程的正常進行。人體的肺泡大小不一，而且有些肺泡是相連的。在充滿空氣的肺中，既有肺組織的彈性力， 又有存在于肺泡氣液界面上的表面張力，而對于肺充氣來說， 大部分壓力是用來克服表面張力的。 若各肺泡的表面張力系數(shù)相同，根據(jù)物理學原理，只要所形成的液泡大小不同，小泡內(nèi)的壓強就會超過大泡； 而且液泡越小，其中的壓強越大。這樣，當大小不同的 2 個液泡由一個管腔連通時， 小泡內(nèi)的氣體將向壓強較低的大泡流動，于是小泡越來越小，以致完

7、全萎縮，最后將只剩一個脹得更大的大泡。 但是這種情況在肺中并沒有出現(xiàn)， 原因也是由于表面活性物質(zhì)的作用。 表面活性物質(zhì)在呼吸過程中調(diào)節(jié)著大小肺泡的表面張力系數(shù)，從而穩(wěn)定大小肺泡內(nèi)的壓強，使小肺泡不致萎縮，而大肺泡又不致過分膨脹。 如果表面活性物質(zhì)缺乏， 則很多肺泡將因大小不等而無法穩(wěn)定，表面張力增大，功能發(fā)生障礙，易于發(fā)生肺部不張癥。子宮內(nèi)胎兒的肺泡為粘液覆蓋，附加壓強將肺泡完全閉合。臨產(chǎn)時，肺泡壁分泌表面活性物質(zhì)，以降低粘液的表面張力系數(shù)，但新生兒仍必須以大聲啼哭的強烈動作進行第一次呼吸來克服肺泡的表面張力而獲得生存。 早產(chǎn)兒肺泡表面活性物質(zhì)缺乏會導致肺不張和在肺泡表面形成透明質(zhì)膜，影響肺通氣，引起新生兒呼吸窘迫綜合征，嚴重時可導致死亡。