Ley de Henry

Cuando un gas está en contacto con la superficie de un líquido, la cantidad de gas que pasa a la solución es proporcional a la presión parcial del gas. Una razón simple para la ley de Henry es que si la presión parcial de un gas es dos veces más alta en promedio, las moléculas llegarán doblemente a la superficie del líquido en un intervalo de tiempo dado, y en promedio serán capturadas el doble y pasarán a la solución. En una mezcla de gases, la ley de Henry ayuda a predecir la cantidad que se disuelve de cada gas, pero los diferentes gases tienen una solubilidad diferente y esto también afecta a la velocidad de disolución. La constante de proporcionalidad en la ley de Henry debe tomar esto en consideración. Por ejemplo, en el proceso de intercambio de gas en la respiración, la solubilidad del dióxido de carbono cuando están en contacto con el plasma del cuerpo, es alrededor de 22 veces la del oxígeno.

Ley de Graham

Cuando los gases se disuelven en un líquido, la tasa relativa de difusión de un determinado gas es proporcional a su solubilidad en el líquido, e inversamente proporcional a la raiz cuadrada de su masa molecular. La tasa de difusión relativa del dióxido de carbono y del oxígeno en el plasma del cuerpo humana, son importantes en el transporte de los gases de la respiración. El dióxido de carbono tiene 22 veces la solubilidad del oxígeno, pero es mas masivo (44 uma comparado con 32 uma del oxígeno). De acurdo con la ley de Graham la tasa de difusión relativa está dada por

La ley de Graham se puede aplicar al proceso que ocurre en los alvéolos de los pulmones.

Ley de Fick

La tasa de difusión neta de un gas a través de una membrana flúida, es proporcional a la diferencia en la presión parcial, proporcional al área de la membrana e inversamente proporcional al grosor de la membrana. Combinada con la tasa de difusión, determinada por la ley de Graham, esta ley suministra las herramientas para el cálculo de la velocidad de intercambio de gases, a través de las membranas. El área de la superficie total de membrana en los pulmones (alvéolos) puede estar en el orden de 100 metros cuadrados y tiene un grosor de menos de una millonésima de metro, de modo que conforma un interfaz intercambiadora de gas muy efectiva.

Transporte de Oxígeno en los Pulmones

El área de la superficie total de membrana en los pulmones (alvéolos), puede estar en el orden de 100 metros cuadrados y tiene un grosor de menos de una millonésima de metro, de modo que conforma una interfaza intercambiadora de gas muy efectiva. La tasa relativa de intercambio del dióxido de carbono y oxígeno a través de estas membranas delgadas, depende de la difusión y la solubilidad de los gases en la membrana flúida. Esto está descrito por la ley de Fick.

Respiración

El proceso de la respiración consiste en el descenso del diafragma para aumentar el volumen de la cavidad torácica, que por la ley de gas ideal se ve que hace bajar su presión. Con una campana de cristal, globos y una membrana elástica, se puede hacer un modelo de acción pulmonar. La cavidad torácica tiene normalmente una presión de manómetro negativa para mantener inflados los pulmones, y la acción del diafragma debe bajarla más para llevar a cabo la inhalación. El proceso de inhalación debe conseguir la inflación de los alvéolos de los pulmones, que en sí mismo supone un proceso notable. La presión alcanzada por la acción del diafragma es solamente de unos -4 mmHg en comparación con la presión en el interior de los alvéolos de alrededor de -3 mmHg, de modo que la inhalación se debe realizar con un diferencial de presión de solamente alrededor de 1 mmHg. La notable eficiencia del transporte de oxígeno a través de las membranas pulmonares, está caracterizado en la ley de Fick.

Modelo de la Presión de Respiración

El aire es aspirado a los pulmones mediante la reducción del diafragma, haciendo mas negativa la presión en la cavidad torácica. La exhalación se lleva a cabo mediante la retracción del diafragma y las pequeñas bolsas de aire (alvéolos) de los pulmones. Esa retracción elástica produce una presión positiva.