Задача №3

Про людину відомо, що протягом t=1,5 років щодоби (щодня) вона викурює g = 3 сигарет, у кожній із яких міститься m₁ = 0,6 мг нікотину і m₂ = 7 мг тютюнового дьогтю. Дані про вміст цих речовин наведені на сигаретній упаковці.

За наслідками досліджень шкідливості куріння встановлено, що не всі, а лише 10% частинок тютюнового дьогтю, потрапивши із димом у легені, відкладаються на внутрішній поверхні альвеол (альвеола - від лат. слова альвеолус - жолобок, виїмка) - закінченнях респіраторного апарата в легенях людини. Встановлено також, що половина (близько 50%) від цієї кількості частинок завдяки обмінним процесам усередині організму із часом розсмоктуються. Натомість, частинки, що залишилися, назавжди осідають на внутрішній поверхні легень. І чим товстішим шаром ці частинки дьогтю встилають внутрішню поверхню легень, тим ефективніше вони виключають її із процесів дихання.

Розрахуйте:

1. додатковий ризик R_см передчасної смерті курця, який протягом t років щодоби викурює g сигарет.

2. площу S_альв внутрішньої поверхні легень (альвеол), вкриту за t років куріння шаром частинок тютюнового дьогтю, узявши радіус однієї частинки рівним r₁= 0,1 мкм, а густину тютюнового дьогтю рівною ρ = 1,0·10³ кг/м³.

3. відносну частку δ (у %) внутрішньої поверхні легень, вкриту частинками тютюнового дьогтю за t років. Усю поверхню альвеол беремо рівною S = 90 м²).

РОЗВ’ЯЗАННЯ

1. Додатковий ризик передчасної смерті курця є наслідком отруєння організму нікотином. Ризик наразитися на небезпеку, як відомо, прийнято розраховувати на один рік. Виходячи з цього, розрахуємо масу нікотину m^’₁, що потрапляє в організм курця протягом року:

m^’₁ = m₁ ·g · 365 = 0,4 мг · 8 ·365 = 1168 мг = 1,168 г ≈ 1 г.

Скориставшись довідникової таблицею 1, у стовпчику проти маси m^’₁ = 1,0 г відшукуємо числове значення шуканого ризику - R = 1,0∙10^-3. Ризик такого порядку величини був означений як дуже високий.

2. Величина площі S_альв внутрішньої поверхні легень (альвеол), вкритої шаром частинок тютюнового дьогтю, розраховується через площу, вкриту однією частинкою смоли (πr₁²), помножену на кількість цих частинок nʺ:

S_альв = (πr₁²) · nʺ.

3. Розрахуємо кількість частинок тютюнового, які утворилися під час куріння за усі t=1,5 років:

4. Обчислимо об’єм тютюнового дьогтю як частку від ділення маси речовини на її густину:

.

5. За відомим з умови радіусом частинки обчислимо її об’єм (як об’єм кульки):

6. Розрахуємо кількість частинок дьогтю, поділивши об'єм усієї смоли на об'єм однієї частинки:

(частинок).

7. Визначимо кількість частинок тютюнового дьогтю, які відклалися на внутрішній поверхні легень (як 10% від загальної їх кількості):

(частинок).

8. Визначимо кількість частинок тютюнового дьогтю, які залишилися після розсмоктування дьогтю, викликаного обмінними процесами (як 50% від тієї кількості частинок, що відклалися на внутрішній поверхні легень):

(частинок).

9. Оскільки площа однієї кулястої частинки розраховується за відомою формулою , розрахуємо загальну площу, вкриту таких частинок:

.

10. Оцінимо відносну частку δ (у %) внутрішньої поверхні легень, вкритої в один шар частинками тютюнового дьогтю за роки куріння:

.

Отриманий результат дозволяє дійти висновку, що внутрішня поверхня легень курця, що досліджується у даній задачі, буде вкрита за 1,5 роки інтенсивного куріння у середньому половиною шару тютюнового дьогтю. Внаслідок цього деяка частина легеневої поверхні виключається з процесу дихання, а наповнення киснем крові частково погіршується.