中学理科の計算問題では、呼吸数や酸素摂取量を基にした問題がよく出題されます。今回は、明美さんの1分間の呼吸数とその吸い込む空気・吐き出す空気に含まれる酸素の割合から、体内に吸収された酸素の体積を求める方法について解説します。
問題の設定と与えられた条件
明美さんの呼吸に関する問題では、次のような条件が与えられています。
- 1分間の呼吸数は18回
- 1回の呼吸によって吸い込む空気と吐き出す空気はともに500mL
- 吸い込む空気の酸素の割合は21%、吐き出す空気の酸素の割合は16%
これらの条件から、明美さんが1分間あたりに体内に吸収した酸素の体積を求める必要があります。
酸素摂取量の計算方法
まず、吸い込む空気と吐き出す空気について、どれだけの酸素が含まれているのかを計算します。
吸い込む空気500mLに含まれる酸素の体積は、500mLの21%です。計算式は次のようになります。
吸い込む酸素の体積 = 500 × 0.21 = 105mL
次に、吐き出す空気500mLに含まれる酸素の体積を計算します。こちらは500mLの16%です。
吐き出す酸素の体積 = 500 × 0.16 = 80mL
明美さんが吸収した酸素量の計算
明美さんが1分間に吸収する酸素の量は、吸い込む酸素量から吐き出す酸素量を引いたものです。計算式は以下の通りです。
吸収した酸素量 = 吸い込む酸素の体積 − 吐き出す酸素の体積
これを数値で計算すると。
吸収した酸素量 = 105mL − 80mL = 25mL
1分間あたりの酸素摂取量を求める
上記の計算を1分間の呼吸数18回に対して適用します。明美さんは1回の呼吸で25mLの酸素を体内に吸収しますので、18回の呼吸で吸収する酸素の体積は次のように計算できます。
1分間の酸素摂取量 = 25mL × 18 = 450mL
まとめ
この問題のように、呼吸数と吸い込む空気・吐き出す空気の酸素量を基にして、体内に吸収された酸素の量を求めるには、まず酸素の体積をそれぞれ計算し、その差を求めてから呼吸回数に掛け算をします。今回の計算結果から、明美さんが1分間に吸収した酸素の体積は450mLとなることがわかります。
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