Supongamos un mamífero que inhala aire saturado a 20 ºC. Este aire inhalado posee una presión de vapor de agua a 2,3 kPa (17,5 mm Hg) y contiene alrededor de 17 mg de H₂O por litro. En el momento en que el aire llega a los pulmones se encuentra saturado a 37 ºC de temperatura y por lo tanto posee una presión de vapor de agua de 6,3 kPa (47,1 mm Hg) y contiene 44 mg de H₂O/L.
Así, aún cuando el aire inspirado esté saturado desde un comienzo al llegar a los pulmones contiene un adicional de 27 mg/L de agua, y esta cantidad adicional se extrajo del cuerpo del animal. Si el aire se espirara sin modificación alguna, esta cantidad de agua se perdería en el medio ambiente.
El aire proveniente de los pulmones en general se encuentra saturado en el momento de la espiración. Sin embargo, en numerosos mamíferos y aves, al exhalar a través de las fosas nasales, el aire se enfría antes de espirarse en la atmósfera, lo que reduce la presión de vapor de agua al nivel de saturación y disminuye la cantidad de agua asociada. Supongamos que el aire exhalado desde los pulmones reduzca su temperatura en las fosas nasales hasta 25 ºC, antes de espirarlo. Esto significaría que al abandonar el cuerpo del animal el aire tendría una presión de vapor de agua de 3,2 kPa (23,8 mm Hg) y contendría 23 mg de H₂O/L. En este caso, el aire espirado de todos modos se acompañaría de una pérdida de agua corporal (dado que ingresó en el cuerpo con 17 mg de H₂O/L), pero la reducción de la temperatura del aire espirado determina que el animal recupere un 78 % del agua vaporizada durante la inhalación.”

a) "El aire inhalado posee una presión de vapor de 2,3 kPa"; ¿cuál es la suposición que permite decir que ese es el valor de la presión de vapor presente en el aire? Bueno, el texto habla (primer párrafo) de vapor saturado, y a 20 ºC esa, 2,3 kPa, es justamente la presión de vapor saturado. 20 ºC es la temperatura asumida como de confort, al menos, para los seres humanos. Este planteo pone una cota mínima de pérdida de agua del organismo, ya que si la humedad relativa ambiente es menor que 100 %, lo que ocurre habitualmente, la pérdida, entonces, sería mayor.

b) ¿Cómo se calcula el contenido de agua líquida por litro de aire inspirado: 17 mg/L? Sencillo. Hay que hacer uso de la ecuación de estado de los gases ideales:

P V = n R T

Lo que para una temperatura de 20 ºC, T = 293 K, una presión de 2,3 kPa = 0,023 atm,y un volumen de 1 L, obtenemos:

n = P V / T R

n = 0,023 atm. 1 L / 293 K . 0,08207 L.atm mol^-1K^-1

n = 9,56 x 10^-4 moles

Ahora una regla de tres simple. 1 mol de H₂O tiene una masa de 18 g... En cada litro habrá:

m = 17,2 mg

c) Explique el mecanismo por el que se pierde agua en la respiración. Si hacés una buena lectura comprensiva del texto te tiene que haber quedado claro. Pero igual te transcribo la respuesta de la guía: Al entrar al cuerpo, la temperatura del aire inspirado aumenta y en consecuencia este aire es capaz de contener más vapor. Las superficies respiratorias del organismo ceden agua y el aire se satura a la temperatura corporal. Si el aire se espira a esa temperatura, esta cantidad de agua vaporizada, extraída del cuerpo, se pierde en el medio ambiente. El resultado neto es una pérdida de agua del organismo.

d) ¿Cuál es la consecuencia de enfriar el aire en las fosas nasales, antes de espirarlo? ¿Por qué los perros tienen la nariz húmeda? Hermosos pichichos. En algunos animales el aire se enfría al circular por la nariz antes de su expulsión, y en este proceso recupera un poco del agua que hubiera perdido si exhalara el aire caliente. Los perros tienen la nariz húmeda porque antes de espirar, el aire se enfría. Al enfriarse, como estaba saturado a una temperatura mayor, ya no puede contener tanto vapor y éste se condensa sobre su nariz.

e) En el clima frío se siente sequedad en las vías respiratorias, ¿por qué es que la pérdida de agua en la respiración es mayor a medida que la temperatura ambiente es menor? Si la temperatura ambiente es menor, el aire que ingresa está a baja temperatura y la presión de vapor saturado también es baja. Para saturarse a la temperatura corporal, hará falta que el organismo ceda más agua.

f) A 3.000 m de altura una persona debe aumentar su frecuencia respiratoria para disponer del oxígeno suficiente, ¿por qué necesita hidratarse? A mayores alturas, como la frecuencia respiratoria aumenta, se pierde más agua y por eso debe hidratarse.

g) Al entrar en las vías respiratorias, el aire se humidifica hasta saturarse de vapor de agua a la temperatura del cuerpo. Como la presión a nivel de los alvéolos no puede aumentar por encima de la presión atmosférica, este vapor de agua disminuye la concentración de los demás gases que están en el aire inspirado. Siempre que la temperatura corporal sea normal, la presión de vapor de agua a nivel alveolar permanece constante en 6,3 kPa (presión de vapor saturado a la temperatura corporal de 37°C), independientemente de la altura. ¿Dónde disminuye más la concentración del aire inspirado, debido a la presencia del vapor de agua cedido por el organismo, a nivel del mar o en la cima del monte Everest? En la cima del Everest la presión parcial de agua en el ambiente es siempre menor que a nivel del mar. Estar scalando da sed de triunfo. Hacer cima solo sed.

DESAFÍO: