Τι απαιτεί η ανταλλαγή αερίων σε μια μεμβράνη;
1. Κλίση συγκέντρωσης:
* Η πιο θεμελιώδης απαίτηση είναι μια διαφορά στη συγκέντρωση του αερίου σε κάθε πλευρά της μεμβράνης. Το αέριο θα μετακινηθεί φυσικά από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης.
* Για παράδειγμα, στους πνεύμονές μας, το οξυγόνο είναι πιο συγκεντρωμένο στον αέρα που αναπνέουμε από ό, τι στο αίμα μας, έτσι το οξυγόνο μετακινείται στο αίμα. Ομοίως, το διοξείδιο του άνθρακα είναι πιο συγκεντρωμένο στο αίμα παρά στον αέρα, έτσι κινείται έξω από το αίμα.
2. Διαπερατότητα μεμβράνης:
* Η ίδια η μεμβράνη πρέπει να είναι διαπερατή στα μόρια αερίου . Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια αερίου πρέπει να είναι σε θέση να περάσουν φυσικά μέσω της μεμβράνης.
* Ορισμένες μεμβράνες είναι πιο διαπερατές σε ορισμένα αέρια από άλλα. Για παράδειγμα, τα λεπτά τοιχώματα των κυψελίδων (αερόσακοι στους πνεύμονες) είναι ιδιαίτερα διαπερατοί σε οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα.
3. Επιφάνεια:
* A μεγάλη επιφάνεια της μεμβράνης αυξάνει τον ρυθμό ανταλλαγής αερίων.
* Σκεφτείτε ένα σφουγγάρι - έχει πολλή επιφάνεια, η οποία του επιτρέπει να απορροφά το νερό γρήγορα. Ομοίως, στους πνεύμονες, οι μικροσκοπικές κυψελίδες παρέχουν μια τεράστια επιφάνεια για την ανταλλαγή αερίων.
4. Απόσταση διάχυσης:
* Η απόσταση που πρέπει να ταξιδεύουν τα μόρια αερίου Σε ολόκληρη τη μεμβράνη επηρεάζει επίσης την ισοτιμία της συναλλαγής.
* Μια μικρότερη απόσταση σημαίνει ταχύτερη διάχυση. Τα λεπτά τοιχώματα των κυψελίδων ελαχιστοποιούν αυτή την απόσταση, επιτρέποντας την αποτελεσματική ανταλλαγή αερίων.
5. Θερμοκρασία:
* υψηλότερες θερμοκρασίες γενικά οδηγεί σε ταχύτερη διάχυση.
* Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια κινούνται ταχύτερα σε υψηλότερες θερμοκρασίες, οδηγώντας σε περισσότερες συγκρούσεις και ταχύτερη ανταλλαγή.
6. Διαφορά πίεσης (για ορισμένες καταστάσεις):
* Ενώ δεν είναι πάντα ο πρωταρχικός παράγοντας, μια διαφορά πίεσης Σε όλη τη μεμβράνη μπορεί επίσης να συμβάλει στην ανταλλαγή αερίων.
* Για παράδειγμα, στους πνεύμονες, η πίεση του αέρα μέσα στις κυψελίδες είναι ελαφρώς υψηλότερη από την πίεση στα τριχοειδή αγγεία, τα οποία βοηθούν στην οδήγηση οξυγόνου στο αίμα.
Συνοπτικά, η ανταλλαγή αερίων σε μια μεμβράνη απαιτεί ευνοϊκή κλίση συγκέντρωσης, διαπερατή μεμβράνη, μεγάλη επιφάνεια, απόσταση μικρής διάχυσης και συχνά μια θερμοκρασία ευνοϊκή για την ταχεία διάχυση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η διαφορά πίεσης μπορεί επίσης να διαδραματίσει κάποιο ρόλο.
