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La primera etapa de la respiración, la inhalación de aire en los pulmones, se llama inspiración o inhalación. La inspiración se produce gracias a un gran músculo respiratorio llamado diafragma, que se encuentra debajo de los pulmones en la caja torácica.

Proceso de respiración

Al inhalar (respirar), el aire entra en los pulmones y el oxígeno de ese aire se traslada a la sangre. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono, un gas de desecho, pasa de la sangre a los pulmones y se exhala. Este proceso, llamado intercambio de gases, es esencial para la vida.

Los pulmones son la pieza central del sistema respiratorio. El sistema respiratorio también incluye la tráquea, los músculos de la pared torácica y el diafragma, los vasos sanguíneos y otros tejidos. Todas estas partes hacen posible la respiración y el intercambio de gases. El cerebro controla la frecuencia respiratoria (la rapidez o lentitud con que se respira), detectando la necesidad del cuerpo de obtener oxígeno y también de eliminar el dióxido de carbono.

Cómo funciona la respiración

La ventilación pulmonar es el acto de respirar, que puede describirse como el movimiento de entrada y salida de aire de los pulmones. Los principales mecanismos que impulsan la ventilación pulmonar son la presión atmosférica (Patm); la presión del aire dentro de los alvéolos, llamada presión alveolar (Palv); y la presión dentro de la cavidad pleural, llamada presión intrapleural (Pip).

Las presiones alveolar e intrapleural dependen de ciertas características físicas del pulmón. Sin embargo, la capacidad de respirar -que el aire entre en los pulmones durante la inspiración y salga de ellos durante la espiración- depende de la presión atmosférica y de la presión del aire dentro de los pulmones.

La inspiración (o inhalación) y la espiración (o exhalación) dependen de las diferencias de presión entre la atmósfera y los pulmones. En un gas, la presión es una fuerza creada por el movimiento de las moléculas de gas que están confinadas. Por ejemplo, un cierto número de moléculas de gas en un recipiente de dos litros tiene más espacio que el mismo número de moléculas de gas en un recipiente de un litro. En este caso, la fuerza ejercida por el movimiento de las moléculas de gas contra las paredes del recipiente de dos litros es menor que la fuerza ejercida por las moléculas de gas en el recipiente de un litro. Por lo tanto, la presión es menor en el recipiente de dos litros y mayor en el de uno. A una temperatura constante, el cambio del volumen ocupado por el gas modifica la presión, al igual que el cambio del número de moléculas de gas. La ley de Boyle describe la relación entre el volumen y la presión de un gas a temperatura constante. Boyle descubrió que la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen: Si el volumen aumenta, la presión disminuye. Del mismo modo, si el volumen disminuye, la presión aumenta. La presión y el volumen están inversamente relacionados [latex]|left(P=\frac{k}{V}\right)[/latex]. Por lo tanto, la presión en el recipiente de un litro (la mitad del volumen del recipiente de dos litros) sería el doble de la presión en el recipiente de dos litros. La ley de Boyle se expresa con la siguiente fórmula:

¿Por qué necesitamos oxígeno?

Cuando respiramos, el sistema respiratorio toma oxígeno y envía dióxido de carbono. Las células de nuestro cuerpo necesitan oxígeno fresco para mantenerse vivas. Cuando las células realizan su trabajo, producen y emiten dióxido de carbono. Este intercambio de oxígeno y dióxido de carbono se llama respiración.

El diafragma es un músculo situado entre el tórax y el abdomen que permite al cuerpo introducir y sacar el aire del sistema respiratorio. Cuando se inspira (inhalación), el diafragma se mueve hacia el abdomen y los músculos de las costillas tiran de ellas hacia arriba y hacia fuera. Esto hace que la cavidad torácica aumente de tamaño y que el aire pase por la nariz o la boca hacia los pulmones.

Al espirar (exhalación), el diafragma se mueve hacia arriba y los músculos de la pared torácica se relajan, lo que hace que la cavidad torácica se haga más pequeña y empuje el aire fuera del sistema respiratorio a través de la nariz o la boca.

El aire entra en el sistema respiratorio a través de la nariz o la boca, y luego recorre una vía hasta los pulmones. En las fosas nasales, el aire se calienta y se humedece. Unos pelos diminutos de la nariz, llamados cilios, filtran el polvo y otras partículas.