◎长沙市长郡芙蓉中学 喻梓宸 龙奕丞 蔡宗林

一、课题背景

汽车落水后，很多人会惊慌失措，一时无法进行理性判断，导致大多数情况下逃生失败。

我们想设计一种装置，实现在汽车落水后，车内人员在破窗逃生前能正常呼吸，从而提高车内人员的逃生成功率。

二、调查与实验

1.查阅资料

人教版初中生物七年级下册教材中列出了人体吸入与呼出的气体成分对照表，根据表中数据可知，当人们呼吸时，吸入的新鲜空气与呼出的气体成分中，氧气的含量由21%下降为16%，而二氧化碳的含量则由0.03%增加到4%。数据表明，人们的生命活动需要不断地消耗氧气，产生二氧化碳。

要保证人在水中也能正常呼吸，则需要为人体提供一个小型的呼吸环境，这个呼吸环境中需要有一定的气体量。而要保证小环境中的气体与大气中的气体成分基本相同，则需要不断地向小环境气体中补充氧气，并消耗掉人体排出来的二氧化碳气体。

2.测量与分析

在老师的指导下，我们利用肺活量计按年龄、性别等随机选择一些人进行测试，多次测量他们30 s内呼出的气体量，以此作为正常人正常情况下每分钟呼吸的气体量。

从测试数据分析可知，人在正常情况下，每分钟呼吸的气体量大约为7500 mL。由此可推算出，人体平均每分钟需要消耗的氧气约有375 mL（0.54 g/min），排出的二氧化碳约有300 mL（0.591 g/min）。这就说明我们设计的装置要满足个人小环境呼吸的需求，制造氧气与处理二氧化碳的速率需达到这个要求。……