Ответ на загадку: почему мороз не "обжигает" легкие

Даже в самый лютый мороз вдыхаемый воздух к моменту достижения альвеол прогревается практически до температуры тела. В противном случае эффективность газообмена на морзе была бы значительно ниже, а людям с заболеваниями сердца и астмой было бы опасно выходить на улицу. Однако как устроен механизм позволяющий всего за пару секунд прогреть до 1 литра морозного воздуха?

Общий объем легких составляет 6-7 литров, из которых задействовано в дыхании только 0,5-1 литр. Таким образом вдыхаемый морозный воздух разбавляется почти в 10 раз в прогретом воздухе остаточного объема легких. Например, если смешать один к одному два одинаковых газа с температурой -30 и +30 °С, то получим смесь 0 °С. А если смешаем 1 к 10, то температура смеси достигнет комнатной.

Кроме того, относительная влажность воздуха в легких достигает 100%, а у морозного - около 50%, поэтому теплоемкость первого будет заметно превышать таковую у второго. Таким образом за счет 10-кратного разбавления морозного воздуха более влажным воздухом остаточного объема температура образованной смеси практически мгновенно становится вполне комфортной для легких.

Аналогичный эффект легко продемонстрировать на морозе прикрывая лицо шарфом или варежкой, что значительно облегчает дыхание и согревает лицо. Между шарфом и лицом образуется буфер более прогретого и влажного воздуха, который при каждом вдохе разбавляет морозный воздух. Наверняка аналогичным образом действует на морозе борода.

Правильный ответ первым дал @vasa! Поздравляю! Уже перечислил ему 462 Золотых, которые были собраны в посте с предыдущей загадкой. Аналогичное вознаграждение отправил и автору этой загадки @smotritelmayaka. Ниже прокомментирую версии других читателей.

Самое распространенное заблуждение (даже среди врачей) гласит, что воздух согревается в носовой полости благодаря ее обильному кровоснабжению. Однако для реализации такого теплообмена требуется постоянный контакт вдыхаемого воздуха со слизистой носа, а для этого поток воздуха в носовых ходах должен быть турбулентным. В реальности поток воздуха через носовые ходы имеет ламинарный характер, а у поверхности слизистой воздух движется на несколько порядков медленнее, чем в центре. Если бы природа создала иную форму носовых ходов, в которых вдыхаемый воздух двигался бы турбулентно, то за это пришлось бы заплатить гораздо большими усилиями затрачиваемыми на дыхание. Кроме того, непосредственный контакт морозного воздуха со слизистой носа быстро привел бы ее к высыханию и переохлаждению.

Другая версия прогрева вдыхаемого воздуха, обоснованная расщеплением триглицеридов в тканях легких верна лишь отчасти. Действительно, реакция расщепления триглицеридов до углекислого газа и воды в легких идет с выделением тепла. Это тепло идет на подогрев воздуха остаточного объема легких. Таким образом расщепление триглицеридов служит своего рода генератором, который постоянно заряжает теплом аккумулятор - воздух остаточного объема. Но именно последний, обладая высокой теплоемкостью, служит буфером для разбавления вдыхаемого воздуха и "нейтрализует" его низкую температуру всего за пару секунд. Без остаточного объема ни катаболизм триглицеридов ни усиленное кровоснабжение легких не успевало бы прогревать вдыхаемый воздух, а непосредственный контакт морозного воздуха со слизистой легких вызвал бы ее высушивание и переохлаждение. В свою очередь эти факторы привели бы к снижению газообмена и перманентной пневмонии.

В заключении несколько советов. Дышите на морозе неглубокого, а недостаток вентиляции компенсируйте более высокой частотой дыхания. Дышите через нос как на вдохе, так и на выдохе - теплый и влажный выдыхаемый воздух предупредит переохлаждение и высушивание носовых ходов. Используйте шарф, варежки, усы и бороду по необходимости.

Данный пост одновременно опубликован в моем блоге в ЖЖ, где я вознаградил победителя 300 ЖЖ-жетонами, добавив: "Благодарю всех за участие и напоминаю, что на golos.io, вместо эфемерных ЖЖ-жетонов, я вознаграждаю победителей вполне реальной криптовалютой - там победитель и автор вопроса получили по 1000 руб, а сам пост собрал более 5000. Присоединяйтесь к первой в России блог-платформе на блокчейн golos.io, на которой авторы, комментаторы и даже читатели зарабатывают на своей активности. Скоро весь интернет станет таким, не отставайте от жизни".