Ich entwerfe einen Umweltanzug, den Menschen tragen können, während sie mit einer wohlwollenden außerirdischen Spezies im außerirdischen Raum interagieren. Hier meine Frage:
Wie viel fester Sauerstoff (nach Masse und Volumen) würde benötigt, um einem durchschnittlich großen Menschen sechs Stunden angenehmes, stressfreies Atmen zu ermöglichen?
Dies sind die Einschränkungen, mit denen ich arbeite:
Der Anzug, den die Menschen verwenden, muss auf mikroskopischer Ebene geschlossen werden, um eine Kreuzkontamination zu verhindern. Während menschliches und außerirdisches Leben auf denselben grundlegenden Strukturen beruhen, kam es aufgrund einer uralten künstlichen Panspermie zu einem Kontakt, der erst kürzlich genug stattgefunden hat, sodass keine Seite einen wirksamen Immunverstärker hat, um sie vor der Mikrobiologie der anderen zu schützen. Daher möchte ich ein System mit geschlossenem Kreislauf, wie ein Rebreather, um zu verhindern, dass der ausgeatmete Sauerstoff die außerirdische Atmosphäre kontaminiert.
Die Umweltanzüge können eine Druckatmosphäre gegen den Menschen aufrechterhalten, der sie trägt. Eine der Einschränkungen für Sporttaucher besteht darin, dass sie unter höherem Druck weniger Zeit haben, die ihre Luftversorgung aufrecht erhalten kann. Gehen Sie also davon aus, dass die Anzüge die normalen Druckunterschiede, denen ihre Träger ausgesetzt sind, ausgleichen können.
Ich sehe, dass die Maßeinheit für den Druck, bei dem sich Sauerstoff in der δ-Phase (orange) bildet, Gigapascal ist, aber die Außerirdischen haben die Fähigkeit, Energie in großem Maßstab und mit großer Präzision zu speichern und zu erzeugen. Ich freue mich jedoch über Antworten, die eine der Stufen verwenden.
Eine Antwort, die zu einem Sauerstoffpaket führt, das bei einem Bruch wie eine Bombe hochgehen kann, wäre vorzuziehen.
Auch wenn es einen einfacheren Weg gibt, atembare Atmosphäre für lange Zeiträume bereitzustellen, als nur mehr Sauerstoff zu kondensieren, unter der Annahme von billiger, großer Energie, dann lassen Sie es mich bitte wissen.
Das ist meine erste Frage hier zum Weltenbau. Wenn ich irgendwelche Formfehler gemacht habe oder etwas geklärt werden muss, lassen Sie es mich wissen.
Für ein System mit geschlossenem Kreislauf möchten Sie wahrscheinlich keinen Sauerstoff, sondern stattdessen Lithiumperoxid oder Lithiumhydroxid . Beide sind leichte Verbindungen, die erhebliche Mengen an Kohlendioxid absorbieren. Was einen Menschen in einem Raumanzug tötet, ist nicht Sauerstoffmangel, sondern Kohlendioxidvergiftung . Wenn Kohlendioxid zu mehr als 5,0 % vorhanden ist, stirbt ein Mensch innerhalb von 4 Stunden, und die Konzentration muss für ein ordnungsgemäßes Funktionieren wirklich unter 1,5 % gehalten werden.
Dies waren die Chemikalien, die in der berühmten Szene in Apollo 13 verwendet wurden . Aber das Peroxid erzeugt auch Sauerstoff, daher wäre es in Ihrem Szenario nützlicher. Alternativ wird normalerweise für aktuelle Weltraummissionen Tripelpunkt-Sauerstoff verwendet, da er die höchste Masse für das gegebene Sauerstoffvolumen hat und gleichzeitig als Gas abgesaugt werden kann.
Unter Verwendung von Tripelpunkt-Sauerstoff und dem häufig zitierten Datenpunkt, dass ein Mensch 550 Liter Sauerstoff bei STP (20 ° C und 1 Atmosphäre) pro Tag verbraucht, würden wir zu einer Masse von 0,715 kg pro Tag oder etwa 0,3 kg für 6 Stunden kommen (mit angemessenem Sicherheitsfaktor für das Design).
In Bezug auf Lithiumperoxid könnte dies mit nur 0,86 kg Salz oder 400 ml Salz erzeugt werden. Tripelpunkt-Sauerstoff mit einer Dichte von 0,04083 mol/cm^3 oder 1,307 kg/l würde ein Volumen von 0,23 l benötigen, um so viel Sauerstoff aufzunehmen.
99 % Wasserstoffperoxid
Ich gehe davon aus, dass es einen Rebreather-Apparat gibt, um geeignetes Inertgas bereitzustellen und das CO2 zu reinigen.
http://www.collegesportsscholarships.com/measure-oxygen-consumption.htm durchschnittlicher O2-Bedarf: angenommen 250 ml/min Wir gehen auch davon aus, dass ausgeatmetes O2 (wir verbrauchen nicht alles, was wir einatmen) rezirkuliert wird; O2 wird nicht ausgestoßen oder verschwendet.
Wie wäre es mit dieser hervorragenden Referenz zu Wasserstoffperoxid? http://moveonstage.excellencegateway.org.uk/ilr_php/hottopics/pe/l1/docs/res/hydrogen%20peroxide%20strengths.pdf
1 ml 3 %iges H2O2 entwickelt 10 ml O2-Gas .
1 ml 6 %iges H2O2 entwickelt 20 ml O2-Gas
. Also entwickelt 1 ml 99 %iges H2O2 330 ml O2-Gas
6 Stunden haben 360 Minuten x 250 = 90.000 ml O2 benötigt 90.000 ml / 330 ml = 272 ml H2O2. Das ist weniger als das Volumen einer Dose Limonade.
Kann das stimmen? Prüfung gegen flüssigen Sauerstoff mit einem Expansionsverhältnis von 1:860 https://en.wikipedia.org/wiki/Expansion_ratio 90.000 / 860 = 104 ml.
Warum also nicht flüssigen oder festen Sauerstoff verwenden?
1: Flüssiger oder fester Sauerstoff muss unterkühlt / unter Druck gehalten werden / beides. Wasserstoffperoxid kann bei Raumtemperatur und -druck flüssig sein.
2: Wasserstoffperoxid ist sehr reaktiv und oxidiert endgültig alles Organische, mit dem es in Kontakt kommt. Ihre Peroxidversorgung könnte also doppelt als Wäscher dienen (wahrscheinlich in einem separaten Kreislauf). Keine Keime / Viren / Schleim / Pollen / verirrte Haare kommen durch. Ihr Peroxid kann eingehende oder ausgehende Ausatmungen sterilisieren.
3: Aufblasen. Ein Problem mit dem unterkühlten O2 ist, dass sehr kaltes Material nicht so reaktiv ist. Die (hervorragendste) Periodic Videos-Serie enthält ein paar Videos, die heiße Holzkohle zeigen, die in einen Bottich mit flüssigem O2 getropft wird. Es ist ordentlich, aber es explodiert nicht. https://www.youtube.com/watch?v=7NXfyCezUFk
Reines Wasserstoffperoxid kann (mit einem oxidierbaren Kohlenstoff wie Kerosin) als Raketentreibstoff verwendet werden. Es oxidiert schnell alles, was es berührt, was oxidierbar ist, was bedeutet, dass diese Dinge in Flammen aufgehen. Wasserstoffperoxid, das Licht ausgesetzt wird, kann sich explosionsartig in Sauerstoffgas und überhitzten Dampf zersetzen (die Freisetzung von O2 ist exotherm genug, um den Dampf zu erzeugen). Die sich ausdehnenden heißen Gase werden alles mit Tropfen von unzersetztem reinem H2O2 überschütten, wodurch diese Dinge in Flammen aufgehen. Sobald es Flammen gibt, verstärkt sich die Reaktion. Mit H2O2 getränkte poröse oder benetzbare Gegenstände brennen nicht wie mit Gas übergossene Gegenstände von außen nach innen, sondern von innen nach außen, da das Innere mit Oxidationsmittel gesättigt ist.
Ihr katastrophaler Ausfall wäre also nicht wie eine explodierende Bombe, sondern eher wie eine explodierende Limonadenflasche, gefolgt von allem, was in der Nähe wie verrückt brennt. Was meiner Meinung nach mehr narrative Möglichkeiten bietet als nur eine große Explosion und dann Menschen, die durch die Trümmer kriechen und die große Explosion kommentieren, die passiert ist.
Soweit ich das beurteilen und begründen kann,
Wenn ein Behälter mit festem Sauerstoff mit einem Plasmablitz durchbrochen würde, wäre die darauf folgende Reaktion enttäuschend. Nach dem Verschluss würde das feste O2 einfach zu sublimieren beginnen, wenn es der Hitze des Lochs ausgesetzt wird. Sogar eine Druckexplosion durch die beeinträchtigte Integrität des Behälters wirkt ziemlich zahm. Das liegt daran, dass fester Sauerstoff stabil ist. Das Plasma müsste heiß genug sein, um einen Großteil des Sauerstoffs zu verdampfen (das heißt, wenn Sie sogar damit geschossen werden).
Wie auch immer, es gibt andere Möglichkeiten, Explosionen zu machen. Wenn Energie billig und reichlich vorhanden ist, warum nicht Batterien haben, die eine künstliche Photosynthese wie eine Reaktion antreiben, die CO2 in O2 umwandelt. Alles, was so viel Ladung enthält, kann sicherlich für eine wunderbare Explosion sorgen. Wie die billigen Lithium-Ionen-Telefonbatterien, die es geschafft haben, Flugzeuge nur viel stärker zum Absturz zu bringen.
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