Условие задачи

Человек начинает ощущать едкий запах оксида серы (IV), если в 1 м3 воздуха содержится 3 мг SO2. При вдыхании в течение 5 мин воздуха с таким содержанием SO2 у человека развивается воспаление гортани. Какое количество SO2 приводит к развитию болезни (Считайте, что объём лёгких равен 9,5 л, а вдох происходит каждые 4 с).

Решение

Мы решаем задачу из области токсикологии и физиологии дыхания, где применяется расчет объёма вдыхаемого воздуха и концентрации вредного вещества в нём.

Дано:
• В 1 м³ воздуха содержится 3 мг SO₂.
• При вдыхании воздуха с этой концентрацией в течение 5 мин у человека развивается воспаление гортани.
• Объём лёгких равен 9,5 л.
• Вдох происходит каждые 4 с.

Решим по шагам.

1. Определим число вдохов за 5 мин.
5 мин = 5 × 60 = 300 с.
Поскольку вдох происходит каждые 4 с, то число вдохов
N = 300 с ÷ 4 с = 75 вдохов.

2. Найдем общий объём воздуха, вдыхаемый за 5 мин.
Объём одного вдоха = 9,5 л.
Переведем литры в кубические метры: 1 м³ = 1000 л, значит 9,5 л = 9,5 × 10⁻³ м³.
Общий объём воздуха
V = 75 вдохов × 9,5 × 10⁻³ м³ = 712,5 × 10⁻³ м³ = 0,7125 м³.

3. Рассчитаем массу SO₂, вдыхаемого за 5 мин.
В 1 м³ воздуха содержится 3 мг SO₂, следовательно в V м³ будет:
m = 3 мг/м³ × 0,7125 м³ = 2,1375 мг.

Таким образом, развитие воспаления гортани происходит при вдыхании приблизительно 2,14 мг оксида серы (SO₂) за 5 минут.