Caja torácica
Fundamentación teórica.
La Ley de Boyle establece que en un recipiente cerrado y a temperatura constante la presión del gas encerrado en el recipiente es inversamente proporcional al volumen:
Si el volumen aumenta disminuye la presión
Si el volumen disminuye aumenta la presión.
¿Por qué ocurre esto?
Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes. Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión. Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.
Fundamentación teórica
Al estudiar el aparato respiratorio, has leído que, durante la inspiración, el diafragma se contrae, lo que causa que los pulmones se expandan y que el aire entre en ellos a través de las vías respiratorias. Teóricamente suena bien pero... ¿no crees que un buen científico comprobaría si este mecanismo funciona realmente? Por supuesto que sí. Por eso vamos a construir un modelo de pulmón que «respira».
Experimento Una botella que respira.
• Un vaso o botella de plástico transparente de 2 litros,
• Una pajita. o cañita de refresco
• Dos globos o guantes de latex
• Tijeras, cinta aislante y cola.
Procedimiento de monta el modelo de pulmón
En el caso de que se haga con un VASO DE PLÁSTICO.
Sigue estos pasos para construir un modelo como el que se indica en las imágenes.
1. Haz un agujero en la base del vaso. Por ahí debe entrar la pajita.
2. Une uno de los extremos de la pajita y la boquilla de uno de los globos y sella la unión con cinta aislante.
3. Introduce la pajita en el vaso de modo que el globo quede hacia dentro y el extremo de la pajita hacia fuera. Sella el agujero del vaso con cola.
4. Corta la boquilla del otro globo y utiliza la parte ancha para tapar la boca del vaso. Pon un poco de cinta aislante para evitar que entre aire.
En el caso de que se haga con la BOTELLA
Cortamos la base de la botella y luego hacemos un agujero en el centro del tapón de plástico de la botella. Con un par de cañitas de refresco, dos globos y cinta aislante construimos una parte de nuestro aparato respiratorio (ver figura).
Metemos la cañita con los globos en la botella de plástico y colocamos el tapón. Con un poco de plastilina sellamos la unión del agujero del tapón con la cañita de refresco.
En la parte inferior de la botella colocamos un guante de látex a modo de membrana. Se puede utilizar cinta aislante para sellar la unión del guante y de la botella de plástico.
Tomamos la botella de plástico con una mano y con la otra mano tiramos del guante de látex. Vemos que los globos se llenan de aire. Si luego empujamos el guante y lo metemos en la botella vemos que los globos se desinflan.
Explicación
En nuestro experimento la botella de plástico representa la caja torácica (el lugar donde están los pulmones), la cañita representa la tráquea, los globos representan los pulmones y el guante el diafragma (él principal músculo responsable de la respiración)
La inspiración o inhalación es el proceso por el cual los pulmones se llenan de aire y captan oxígeno.
La espiración o exhalación es el proceso contrario por el cual el aire sale de los pulmones eliminando el dióxido de carbono.
Inspiración: Al tirar del guante (el diafragma se contrae y baja) aumenta el volumen de la botella (la caja torácica), disminuye la presión en el interior de la botella y entra aire por la cañita que infla los globos (los pulmones).
Espiración: Al empujar el guante (el diafragma se relaja) disminuye el volumen de la botella, aumenta la presión interna y los globos se desinflan al salir el aire por la cañita.
Comprueba tu modelo
El modelo que acabas de construir represen-ta un pulmón humano en el interior de la caja torácica, con el diafragma en su parte inferior.
1 Indica qué partes del aparato respiratorio humano simulan: a) el vaso; b) la pajita; c) el globo unido a la pajita; d) el globo que tapa el vaso. Además, este modelo funciona de manera parecida a un pulmón real. Fíjate: Tira del globo que tapa el vaso hacia abajo, para hacer que el espacio del interior del vaso se haga mayor.
2 ¿Qué ocurre con el globo del interior del va-so cuando tiras del otro globo hacia abajo?
3 ¿Por qué crees que entra aire?
4 ¿Qué movimiento respiratorio simulas al tirar hacia abajo del globo que cierra el vaso? Suelta el globo que tapa el vaso lentamente, para hacer que el espacio dentro del vaso sea como al principio.
5 ¿Qué ocurre con el globo del interior del vaso cuando sueltas el globo que cierra?
6 ¿Qué movimiento respiratorio simulas al soltar el globo que cierra el vaso?
Saca conclusiones
Con este experimento has podido simular una caja torácica humana con un aparato respiratorio en su interior, que realiza los movimientos respiratorios para tomar y expulsar aire.
7 Escribe un breve informe explicando si la simulación te parece adecuada o si, por el contrario, cambiarías algo en el modelo.
