擰開一瓶可樂，竟能“看見”減壓病？高壓與氣泡背后的生死原理！

你有沒有發現，擰開一瓶冰鎮可樂的瞬間，“嘶——”的一聲，細密氣泡瘋狂翻涌？那一刻，看似只是解渴前的儀式感，卻藏著一個可能關乎生命安全的科學原理。潛水員為何不能“說走就走”迅速上??？航天員為什么不能直接暴露在太空？答案，竟和那瓶可樂如出一轍。一次簡單的開瓶動作，背后卻是高壓、溶解度與氣泡“反擊”的物理化學博弈。今天，我們就從一瓶可樂出發，看清減壓病的真面目。

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高壓下的溶解度“魔術”

減壓病是指人體從高氣壓環境快速進入常壓或低壓環境，致使原本溶解在體內的氣體超過過飽和界限，在血管及組織中析出形成氣泡，引發栓塞的全身性疾病。

將身體想象成可樂等碳酸飲料更容易理解——沒打開的可樂瓶里沒有氣泡，但在打開可樂后，瓶中會產生氣泡。

這里要介紹一個物理學、化學的基本定律——亨利定律。1803年，英國著名學者威廉·亨利研究氣體在液體中的溶解度規律時發現，“在一定溫度的密封容器內，氣體的分壓與該氣體溶在溶液內的摩爾濃度成正比”，即在溫度一定時，氣體在溶液中的溶解度與其分壓（假設從混合氣體系統中排除某種氣體以外的所有其他氣體，而保持系統體積和溫度不變，此時氣體所具有的壓強，稱為混合氣體中這一種氣體的分壓）成正比。

常溫常壓下，二氧化碳可溶于水，但溶解度不大。二氧化碳可與水發生化學反應，生成碳酸：

這個反應是可逆的，即正逆反應同時進行，達到動態平衡。

根據亨利定律，高壓狀態下，二氧化碳會更多地溶解在可樂中。因此，在生產可樂等碳酸飲料的過程中，工廠會利用高壓裝置將二氧化碳加入飲料中。瓶蓋打開后，瓶內二氧化碳分壓迅速降低，二氧化碳的溶解度隨之降低。此時，瓶內的碳酸處于過飽和狀態（某溶質的量超過同溫度下該溶質的溶解度），會分解產生二氧化碳。

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危險的氣泡

減壓病與開可樂的過程類似。

增加的壓力（水壓）與大氣壓的總和，稱為“總壓”。水下搜救時，下潛深度越深，人體承受的總壓越大。在水下10米的深度，一個充滿氣的籃球會被壓癟，人體則可以通過口、鼻等與外界（呼吸管）相通的器官，增加體腔內的氣體量及內壓，調整內壓與外壓的平衡而適應外界壓力，不至于讓增大的外壓把身體壓癟。

根據前文所講的亨利定律，水下高壓會增加潛水人體腔內空氣的壓力及其在血液中的溶解量。這些增量溶解的空氣，經血液循環被送至人體各組織器官，使人體各組織器官的內壓逐漸上升，與已增壓的體腔一起平衡外壓，使各組織器官（特別是循環系統和呼吸系統）的生理機能仍能正常運行。

高壓狀態下增溶的大部分氧氣和二氧化碳會被血紅蛋白（紅細胞中的色素蛋白，即血紅蛋白，是人體進行氧氣和二氧化碳代謝交換的主要載體）及血漿內的其他成分吸收，少量以物理狀態游離于體液中；大部分氮氣則集中溶入脂肪和神經組織中。

如果人快速浮出水面，導致體外、體內壓力急劇降低，原本溶于血液、組織液和脂肪組織中的氧和二氧化碳可轉移溶于體液內，或通過肺組織的氣體交換功能析入肺泡腔并被呼出體外。但是，氮氣（常溫、常壓下，氮氣難溶于水）在體液內溶解遲緩，來不及擴散的氮氣便會析出氣泡，聚積于組織和血液中，阻塞血流，在血管和心室內形成氣體栓塞，導致減壓病。

一瓶可樂，在高壓下“悄悄”溶入二氧化碳；瓶蓋一開，壓強驟降，氣體掙脫束縛，化作翻騰氣泡。人體亦如此——高壓環境中溶解于血液和組織的氣體，一旦驟然減壓，便可能在體內“爆發”，形成危險氣泡，阻斷血流，威脅生命。亨利定律不只存在于課本里，它在深海、在太空，也在我們每一次呼吸之間。

下次再聽見可樂開瓶的那聲輕響，你會不會想到深海中的潛水員？如果讓你為航天員設計一套“防氣泡方案”，你會怎么做？歡迎在評論區說說你的答案，也別忘了點贊分享，讓更多人讀懂這瓶“會說話”的可樂。

責任編輯｜趙青云 李雅欣

運營編輯｜李雅欣 李佳桐（實習）

質量審核 | 王維嘉 趙青云

圖文來源 |《知識就是力量》雜志，原文《開可樂與減壓病》，撰文 /侯安山（中國法醫學會科普部），原文有刪改，原創作品轉載請注明來源。

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