Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Gas exchange in humans · ⁨החלפת גזים באדם⁩

IGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩ · Topic 11 · ⁨נושא 11⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
5:54

החלפת גזים בגוף האדם

הריאות שלך יכסו מחצית מגרש טניס אם תפרוס אותן בצורה שטוחה. הן אינן שקית אחת גדולה — הן מיליוני כיסים קטנים, והכל עובד על כך.…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

11.1

Gas exchange surfaces · ⁨משטחי חילופי גזים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
Core Supplement
1 Describe the features of gas exchange surfaces in humans, limited to: large surface area, thin surface, good blood supply and good ventilation with air
2 Identify in diagrams and images the following parts of the breathing system: lungs, diaphragm, ribs, intercostal muscles, larynx, trachea, bronchi, bronchioles, alveoli and associated capillaries 6 Identify in diagrams and images the internal and external intercostal muscles
7 State the function of cartilage in the trachea
8 Explain the role of the ribs, the internal and external intercostal muscles and the diaphragm in producing volume and pressure changes in the thorax leading to the ventilation of the lungs
3 Investigate the differences in composition between inspired and expired air using limewater as a test for carbon dioxide 9 Explain the differences in composition between inspired and expired air
4 Describe the differences in composition between inspired and expired air, limited to: oxygen, carbon dioxide and water vapour
5 Investigate and describe the effects of physical activity on the rate and depth of breathing 10 Explain the link between physical activity and the rate and depth of breathing in terms of: an increased carbon dioxide concentration in the blood, which is detected by the brain, leading to an increased rate and greater depth of breathing
11 Explain the role of goblet cells, mucus and ciliated cells in protecting the breathing system from pathogens and particles
עברית
ליבה תוספת
1 תאר את המאפיינים של משטחי חילוף גזים אצל בני אדם, מוגבל ל: שטח פנים גדול, משטח דק, אספקת דם טובה ואוורור טוב עם אוויר
2 זיהה בתרשימים ובתמונות את החלקים הבאים של מערכת הנשימה: ריאות, דיאפרגמה, צלעות, שרירי ביניים-צלעות, קרנית, קרנית, ברונחות, ברונחיולים, אלבולות ושרירי דם קרואים הקשורים 6 זיהה בתרשימים ובתמונות את השרירים הפנימיים והחיצוניים בין הצלעות
7 ציין את התפקיד של הסחוס בקרנית
8 הסבר את תפקיד הצלעות, השרירים הפנימיים והחיצוניים בין הצלעות ואת הדיאפרגמה בייצור שינויים בנפח ובלחץ בחזה המובילים לאוורור הריאות
3 בדוק את ההבדלים ברכיבים בין אוויר נשמה לאוויר משוהה באמצעות מים קרים כמבחן לקרינת פחמן 9 הסבר את ההבדלים ברכיבים בין אוויר נשמה לאוויר משוהה
4 תאר את ההבדלים ברכיבים בין אוויר נשמה לאוויר משוהה, מוגבל ל: חמצן, קרינת פחמן ואדים
5 בדוק ותיאר את השפעת הפעילות הפיזית על קצב ועומק הנשימה 10 הסבר את הקשר בין פעילות פיזית לקצב ועומק הנשימה בהתבסס על: עליית ריכוז קרינת הפחמן בדם, הנבדקת על ידי המוח, המובילה לעלייה בקצב הנשימה ולעומק גדול יותר
11 הסבר תפקיד התאי הגובלתיים, המוצה והתאים המכוסים בשערות במניעת מערכת הנשימה מפני פתוגנים וחלקיקים

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

Gas exchange 气体交换 is how oxygen 氧气 gets into the blood and carbon dioxide 二氧化碳 gets out, by diffusion 扩散. A good gas exchange surface has four features:

  • a large surface area 表面积 — so more gas can cross at once.
  • a thin surface — so gases have only a short distance to diffuse.
  • a good blood supply — to keep a steep difference in concentration.
  • good ventilation 通气 with air — fresh air keeps the difference steep.
עברית
מודל 3 תלת-ממדי של ריאות ומערכת הנשימה
חילופי הגזים מתרחשים על פני השטח העצומים של הריאות.

חילופי גזים הם התהליך שבו חמצן נכנס לדם ופחמן דו-חמצני יוצא, באמצעות פיזור. משטח חילופי גזים טוב מאופיין בארבעה מאפיינים:

  • שטח פנים גדול — כדי שמספר רב יותר של גזים יוכל לעבור בו זמנית.
  • משטח דק — כך שהגזים יהיו על מרחק קצר בלבד לפיזור.
  • אספקת דם טובה — לשמירה על הבדל ריכוז תלול.
  • אוורור טוב עם אוויר — אוויר טاز' שומר על הבדל הריכוז בתלול.
Explore · ⁨חקור⁩

A good gas-exchange surface · ⁨משטח חילוף גזים טוב⁩

Tap the alveolus to see the four features that make it ideal for exchange: a huge surface area, a thin wall, a moist lining and a good blood supply. · ⁨לחץ על האלבולוס כדי לראות את ארבעת המאפיינים שהופכים אותו למעולה לחילוף: שטח פנים עצום, קיר דק, ריפוד לח ואספקת דם טובה.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
gas exchange/ɡæs eksˈtʃeɪndʒ/ החלפת גזים
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ חמצן
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ דיóxido של פחמן
diffusion/dɪˈfjuːʒn/ דיפוזיה
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ שטח פני
ventilation/ˌventɪˈleɪʃn/ אוורור
larynx/ˈlærɪŋks/ קושרת
trachea/trəˈkɪə/ קנה האוויר
bronchi/ˈbrɒŋkaɪ/ ברונחים
bronchioles/ˈbrɒŋkɪəʊlz/ ברונחיאולים
alveoli/ˈælvɪɒli/ אלבולות
capillaries/ˈkæpɪləriz/ נימי דם
ribs/rɪbz/ צלעות
diaphragm/ˈdaɪəfræm/ ממברנה
intercostal muscles/ˌɪntəˈkɒstl ˈmʌslz/ שרירי הבין-צלעי
cartilage/ˈkɑːtɪlɪdʒ/ סחוס
pressure/ˈpreʃə/ לחץ
thorax/ˈθɔːræks/ חזה
inhaling/ɪnˈheɪlɪŋ/ שאיפה
exhaling/eksˈheɪlɪŋ/ נשיפה
water vapour/ˈwɔːtə ˈveɪpə/ קרינת אדים
limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ מים קרים
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ ריכוז
brain/breɪn/ מוח
rate/reɪt/ קצב
goblet cells/ˈɡɒblət selz/ תאי גובליים
mucus/ˈmjuːkəs/ ריר
pathogens/ˈpæθədʒnz/ מחוללי מחלות
particles/ˈpɑːtɪklz/ חלקיקים
ciliated cells/ˈsɪlɪeɪtɪd selz/ תאים מברשתים
11.1

The breathing system · ⁨מערכת הנשימה⁩

English

Air travels in and out through these parts:

Part Job
larynx 喉 the voice box, at the top of the windpipe
trachea 气管 the windpipe; carries air towards the lungs
bronchi 支气管 two tubes, one going to each lung
bronchioles 细支气管 smaller branching tubes inside the lungs
alveoli 肺泡 tiny air sacs where gas exchange happens; each is wrapped in capillaries 毛细血管

The alveoli make excellent gas exchange surfaces: there are millions of them (a huge surface area), each has a wall only one cell thick (a short distance), and each is surrounded by capillaries (a good blood supply).

The lungs sit in the chest, protected by the ribs 肋骨. Below them is a sheet of muscle, the diaphragm 膈肌. Between the ribs are the intercostal muscles 肋间肌. (Supplement) The trachea is held open by rings of cartilage 软骨, so it cannot collapse when you breathe in.

עברית
הריאות האנושיות
הריאות הן האיברים המשמשים לחילופי גזים בגוף האנושי.

האוויר עובר פנימה והוצאה דרך החלקים הבאים:

חלק תפקיד
גרון קופסת הקול, בחלק העליון של צינור הנישום
צינור נשימה צינור הנישום; מעביר אוויר לכיוון הריאות
ברונchias שני צינורות, אחד המוביל לכל ריאה
ברונchioles צינורות ערוכים ветв状 קטנים בתוך הריאות
אלבוליות שקיות אוויר זעירות שבהן מתרחשים חילופי גזים; כל אחת עטופה ב-כלי דם נימיים

האלבוליות מהוות משטחים מצוינים לחילופי גזים: יש מיליונים מהן (שטח פנים עצום), לכל אחת יש קיר בעובי תא בלבד (מרחק קצר), וכל אחת מוקפת בכלי דם נימיים (אספקת דם טובה).

תמונה קרובה של אלveolus המוקף בקפילר: חמצן נדחס מהכיס האווירי לתוך הדם בעוד שפחמן דו-חמצני נדחס בכיוון ההפוך, דרך דופן בעובי תא אחד
בראת אלבאולה, חמצן מתיפר בתוך הדם ועופשין מתיפר החוצה

הריאות נמצאות בחזה, מוגנות על ידי צלעות. מתחתיהן נמצאת לוח שרירים, הדיאפרגמה. בין הצלעות נמצאים השרירים האינטרקוסטליים. (משלים) הקרמלה נתמכת על ידי טבעות של סחוס, כך שהיא אינה קורסת כשאתה שואף אוויר.

מערכת הנשימה: הלרینקס והקרמלה מובילים לשני ברונחים, אחד לכל ריאה, העוברים ветвление לברונקיוולים שמסתיימים באשכולות של אלveoli, עם צלעות סביב הריאות ודיאפרגמה מתחתיהן
אוויר עובר מהקנה האוויר דרך הברונכיים והברונכיוולים אל האלבוליות
11.1

How you breathe (Supplement) · ⁨איך אתה נושם (משלים)⁩

English

Breathing changes the volume and pressure 压力 inside the chest (the thorax 胸腔).

Breathing in (inhaling 吸气):

  • the external intercostal muscles contract, pulling the ribs up and out.
  • the diaphragm contracts and flattens (moves down).
  • the thorax becomes bigger, so the pressure inside drops below the outside air pressure.
  • air is pushed in.

Breathing out (exhaling 呼气) is the opposite: the muscles relax (and the internal intercostal muscles may contract), the thorax becomes smaller, the pressure rises, and air is pushed out.

עברית

נשימה משנה את הנפח והלחץ בתוך החזה (חזה).

שאיפת אוויר (שאיפה):

  • השרירים האינטרקוסטליים החיצוניים מתכווצים, מושכים את הצלעות למעלה ומלחוץ.
  • הדיאפרגמה מתכווצת ומשטחת (זזה כלפי מטה).
  • החזה הופך לגדול יותר, כך שהלחץ בתוכו יורד מתחת ללחץ האוויר החיצוני.
  • אוויר נדחק פנימה.

נשימת חוץ (חוזה) היא ההפך: השרירים נרגעים (ועשויים להתכווצ גם השרירים האינטרקוסטליים הפנימיים), החזה הופך לקטן יותר, הלחץ עולה, ואוויר נדחץ החוצה.

שני דיאגרמות: שאיפת אוויר, עם צלעות זזות למעלה ומלחוץ ודיאפרגמה משטחת כך שהחזה גדול יותר; נשימת חוץ, עם צלעות זזות למטה ופנימה ודיאפרגמה גומיתית כלפי מעלה כך שהחזה קטן יותר
שאיפת אוויר גורמת לחזה להיות גדול יותר (לחץ נמוך); נשימת חוץ גורמת לו להיות קטן יותר
Explore · ⁨חקור⁩

Breathing in and out · ⁨כניסת ואחיזת אוויר⁩

Breathing changes the volume of the chest, which changes the pressure and makes air flow in or out. · ⁨נשימה משנה את נפח החזה, מה שמגרה שינוי בלחץ וגורם לזרימת אוויר פנימה או החוצה.⁩

Explore · ⁨חקור⁩

Breathing mechanism · ⁨מנגנון נשימה⁩

Watch a breath — the diaphragm flattens and ribs lift, the chest grows, the pressure drops, and air flows in. Relax and it pushes back out. · ⁨צפו בנשימה — הדיאפרגמה משתטחת וצלעות מורמות, החזה גדל, הלחץ יורד, ואוויר זורם פנימה. הרפייה וגורמת לו לדחוף החוצה.⁩

11.1

Inspired and expired air · ⁨אוויר שנשאר ואוויר שנשלף⁩

English
Gas Inspired air (breathed in) Expired air (breathed out)
oxygen about 21% about 16% (less)
carbon dioxide about 0.04% about 4% (more)
water vapour 水蒸气 a little a lot (more)

You can test for carbon dioxide with limewater 石灰水, which turns cloudy. Expired air turns limewater cloudy much faster than inspired air, showing it contains more carbon dioxide.

עברית
גז אוויר שנשאר (נשאר) אוויר שנשלף (נשאר)
חמצן כ-21% כ-16% (פחות)
פחמן דו-חמצני כ-0.04% כ-4% (יותר)
קריסטל מעט הרבה (יותר)
גרף עמודות המשווה בין אוויר שנשאר ואוויר שנשלף: חמצן יורד מ-21% ל-16%, פחמן דו-חמצני עולה מ-0.04% ל-4%, וקריסטל עולה ממעט להרבה
אוויר מושחרר מכיל פחות חמצן ועופשין הרבה יותר מאוויר שנכנס

ניתן לבדוק לפחמן דו-חמצני עם מים סידניים, שמשתנים לעכור. אוויר שנשלף משנה מים סידניים לעכור הרבה מהר יותר מאוויר שנשאר, מה שמראה שהוא מכיל יותר פחמן דו-חמצני.

11.1

Breathing and exercise · ⁨נשימה ותנועה⁩

English

During exercise your muscles respire faster and make more carbon dioxide. This raises the concentration 浓度 of carbon dioxide in the blood. (Supplement) Your brain 大脑 detects the rise and makes you breathe at a faster rate 速率 and a greater depth. This brings in more oxygen and removes the extra carbon dioxide quickly.

Worked example. At rest a person takes 12 breaths per minute, moving 500 cm³ of air per breath. During exercise this becomes 20 breaths per minute at 900 cm³ per breath. How much air passes through the lungs each minute in each case? Multiply the rate by the depth. At rest: 12 × 500 = 6000 cm³ per minute. During exercise: 20 × 900 = 18 000 cm³ per minute, three times as much. Exercise raises both the rate and the depth of breathing - an answer that changes only the rate throws away half the marks.

עברית

במהלך תנועה, השרירים שלך נושמים מהר יותר ומייצרים יותר דו-חמצן פחמן. הדבר מביא לעלייה בריכוז של דו-חמצן הפחמן בדם. (תוספת) מוחך מזהה את העלייה וגורם לך לנושם בקצב מהיר יותר ובעומק גדול יותר. כך נכנסים יותר חמצן ונפלט היתר דו-חמצן הפחמן במהירות.

דוגמה מפורטת. במנוחה אדם נושם 12 פעמים בדקה, ומזיז 500 ס"מ³ של אוויר בכל נשימה. במהלך מאמץ זה הופך ל20 פעמים בדקה ב900 ס"מ³ בכל נשימה. כמה אוויר עובר דרך הריאות בכל דקה בכל מקרה? הכפילו את הקצב בעומק. במנוחה: 12 × 500 = 6000 ס"מ³ בדקה. במהלך מאמץ: 20 × 900 = 18 000 ס"מ³ בדקה, פי שלושה יותר. מאמץ מגביר גם את קצב הנשימה וגם את עומק הנשימה - תשובה שמשתנה רק בקצב מאבדת מחצית הציון.

11.1

Keeping the airways clean (Supplement) · ⁨שמירה על ניקיון מערכות האוויר (תוספת)⁩

English

The airways are lined with two kinds of cell that trap and remove dirt:

  • goblet cells 杯状细胞 make mucus 黏液, which traps pathogens 病原体 and dust particles 粒子.
  • ciliated cells 纤毛细胞 have tiny hairs that sweep the mucus, with the trapped dirt, up to the throat, where it is swallowed.
עברית

מערכות האוויר מצופות בשני סוגי תאים שכלואים והסובים לכלוך:

  • תאי גביעי יוצרים ריר, שהוא כולא מחוללים וחלקיקי אבק.
  • תאים מרסיסים ישנם להם שיערות זעירות המונעות את הריר, עם הכלוך שנכלא, כלפי מעלה אל הגרון, שם הוא נבלע.
11.1

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • A gas exchange surface is large, thin, with a good blood supply and good ventilation.
  • Air path: larynx → trachea → bronchi → bronchioles → alveoli.
  • Breathing in: external intercostal muscles and diaphragm contract → thorax bigger → pressure lower → air in. Breathing out is the opposite.
  • Expired air has less oxygen, more carbon dioxide and more water vapour. Limewater tests for carbon dioxide.
  • Exercise → more carbon dioxide in the blood → brain → faster, deeper breathing.
עברית
  • משטח החלפת גזים הוא גדול, דק, עם אספקת דם טובה ואוורור טוב.
  • מסלול האוויר: קרום צווארי → קרנית → ביוברשים → ברונקיוולים → אלveoli (אלבוליות).
  • שאיבה: שרירי הלבנים החיצוניים והדיאפרגמה מתכווצים → החזה גדל → הלחץ יורד → אוויר נכנס. נשיפה היא ההפך.
  • אוויר נשף מכיל פחות חמצן, יותר דו-חמצן פחמן ויותר אדים. בדיקת מי גיר for דו-חמצן פחמן.
  • תנועה → יותר דו-חמצן פחמן בדם → מוח → נשימה מהירה ועמוקה יותר.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in IGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩ · ⁨נושאים נוספים בIGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP