Le leggi dei gas

L'atmosfera che circonda la Terra è una miscela di gas e vapore acqueo. La legge di Dalton stabilisce che la pressione totale esercitata da una miscela di gas corrisponde alla somma delle pressioni esercitate dai singoli gas componenti. Perciò in aria a pressione atmosferica di 760 mmHg, il 78% della pressione totale è dovuto a N2, il 21% da O2 e così via. Nella fisiologia dell'apparato respiratorio, occorre considerare non solo la pressione atmosferica totale ma anche le singole pressioni dell'ossigeno e dell'anidride carbonica. La pressione di un singolo gas in una miscela è nota come pressione parziale (Pgas). Per calcolare la pressione parziale di un dato gas in un campione d'aria, occorre moltiplicare la pressione atmosferica (Patm) per il contributo relativo del gas (%): pressione parziale di ossigeno = 760 mmHg x 21% = 760 x 0,21 = 160 mmHg. Il flusso dell'aria si verifica ogni volta che è presente un gradiente di pressione. Il flusso d'aria, come quello del sangue, avviene da aree ad alta pressione verso aree a bassa pressione. Nella ventilazione, il flusso di aria secondo gradiente di pressione spiega come si abbia scambio di aria tra ambiente esterno e polmoni. Il movimento della cassa toracica durante la ventilazione genera ciclicamente condizioni di alta e bassa pressione all'interno dei polmoni. Comunque, la pressione esercitata da un gas o da una miscela di gas in un contenitore chiuso è determinata dalla collisione delle molecole di gas in movimento contro la parete del contenitore e una contro l'altra. Se la grandezza del contenitore diminuisce, le collisioni tra le molecole di gas e le pareti divengono più frequenti e la pressione aumenta. Questa relazione può essere espressa dalla seguente equazione, denominata legge di Boyle:                                             P1V1 = P2V2
Nell'apparato respiratorio, i cambiamenti di volume della cavità toracica durante la ventilazione generano gradienti di pressione che determinano il flusso d'aria. Quando il volume del torace aumenta, la pressione intratoracica diminuisce e l'aria entra nell'apparato respiratorio. Quando la cavità toracica diminuisce di volume, la pressione aumenta e l'aria esce dai polmoni. Questo movimento dell'aria viene detto flusso di massa, perché si muove l'intera miscela di gas, non solo uno o due dei gas presenti nell'aria.