Akciğerlerimiz ve soluduğumuz atmosfer arasındaki hava değişimi sonucunda canlılığımızı sürdürebiliyoruz. Peki nefes almak ve nefes vermek tam olarak nasıl gerçekleşir? Bir eylemde içeri hava girmesini öbür eylemde dışarı hava çıkmasını sağlayan şeyler ne?
Atmosferdeki havanın akciğerlerimize girmesi iki faktöre bağlıdır: basınç gradyanı ve direnç. Basınç gradyanı, hava değişiminin hangi yönde olacağını ve ne kadar hızlı gerçekleşeceğini belirler. Akciğer hacmi çeşitli kasların aktivitesiyle düzenlenir, bu sayede basınç değişir.
GÖRSEL - Ventilasyonda görevli kaslar
İki ortam arasındaki basınç farkı ne kadar yüksek ise basınç gradyanı da o kadar yüksek olur. Direnç ise gazların akışına karşı çıkan kuvvetlerin tamamını ifade eder. Hava akışı direncinin yaklaşık %20'si nefes alıp-verme esnasında akciğerlerin hareketinden yani doku sürtünmesinden kaynaklanır.
Kalan %80'lik kısım ise havayolu direnci ve viskoziteyle ilişkilidir. Gaz molekülleriyle havayolu duvarları arasındaki sürtünmeye havayolu direnci denir. Viskozite, gaz moleküllerinin birbirleri arasındaki sürtünmedir.
Atmosferik basınç deniz seviyesinde 760 mmHg değerindedir. Deniz seviyesinden yukarı çıkıldıkça bu değer orantısal olarak azalır.
Hava akışı olması için basınç gradyanının akış direncinden daha fazla olması gerekir. En basit haliyle, atmosfer basıncı akciğerlerden daha yüksek olduğunda hava akciğerlerimize girer; nefes almış oluruz. Bunun aksine, akciğerlerimizdeki basınç atmosfer basıncına kıyasla daha yüksek olduğunda hava dışarı akar, nefes vermiş oluruz. Şimdi bunu bir örneklendirelim.
GÖRSEL - Maksimum inspirasyon ve ekspirasyonda akciğer
Elinize kapağında ufacık bir delik olan su şişesi aldınız. Şişenin içine hava girmiyor ve içinden hava çıkmıyor. Yani hava miktarı (gaz molekülü sayısı) sabit. Bir anda şişeyi sıkmaya başlarsanız sertleştiğini ve yavaş yavaş havanın dışarı çıktığını hissedersiniz.
Gaz moleküllerinin bulunduğu ortamın hacmi azalırsa (örn. şişeyi sıkmak) içindeki hava basıncı artar. Hacim ve basınç arasındaki bu ters ilişki Boyle'un yasası olarak ifade edilir.
GÖRSEL - Boyle'un yasası
Örneğimize dönersek, normal şartlarda eşit basınçtan ötürü şişeden dışarı hava akışı yok. Ancak basıncı artan gazlar artık daha düşük basınçlı ortama doğru hareket etmeye başladı. Çünkü Boyle yasasına göre hacmi azalan gazların basıncı arttı ve kaçacakları bir yol olduğu için de basıncın az olduğu ortama hareket etmeye başladılar.
Hava akışının atmosferden akciğerlere doğru olması için de akciğerlerin hacminin artırılması gerekir. Böylece akciğerlerin içindeki hava basıncı azalır, ve 760 mmHg'den daha düşük değere ulaştığında nefes alma yani inspirasyon gerçekleşir.
GÖRSEL - İnspirasyon için hacim ve basınç değişimi
GÖRSEL - İnspirasyonda diyaframın aksiyonu
Deniz seviyesindeki atmosfer basıncını açık havada değiştirmek mümkün olmadığı için nefes vermek için de akciğerlerde bir değişim gereklidir. Akciğerlerin hacminin azaltılmasıyla da içerideki basınç dışarıya kıyasla daha yüksek bir değere ulaşır.
Akciğerin hacminin azaltılmasıyla içerisindeki gazların basıncı artırılır. İçerideki basınç dışarıya kıyasla daha yüksek bir değere ulaştığında içerideki hava dışarı akar, böylece nefes verme yani ekspirasyon gerçekleşir.
GÖRSEL - Ekspirasyon için hacim ve basınç değişimi
GÖRSEL - Ekspirasyonda diyaframın aksiyonu
Sonuç olarak, atmosferdeki havanın akciğerlerimize girmesi basınç gradyanı ve dirence bağlıdır. Basınç gradyanı hava değişiminin hangi yönde olacağını ve ne kadar hızlı gerçekleşeceğini belirler. Hava akışı olması için basınç gradyanı akış direncinden daha fazla olmalıdır. Atmosferik basınç deniz seviyesinde 760 mmHg değerine sahiptir. Boyle yasasına göre akciğerlerin hacmi artırıldığında içindeki basınç azalır, böylece inspirasyon gerçekleşir. Akciğerlerin hacmi azaltığında ise içindeki basınç atmosfere kıyasla daha yüksek olur, bu yüzden ekspirasyon gerçekleşir.
Konuya ilişkin bilginizi tamamlamak ve kendinize seviye atlatmak için önceki ve sonraki yazılara göz atmayı ihmal etmeyin. Linklere aşağıdan ulaşabilirsiniz.
SSPS - level up yourself
Bu ve sitemizde yer alan diğer yazılar SSPS spor ve sağlık bilimleri kütüphanesi kaynakları kullanılarak hazırlanmıştır.