Die Grenzen der menschlichen Biologie: atmosphärische Toleranzen (#1)

Dies ist die erste Frage einer Reihe zu den physikalischen Grenzen des menschlichen Körpers.

Die Absicht dieser Serie ist es, die oberen und unteren Grenzen der menschlichen Biologie zu veranschaulichen, um Welten aufzubauen, auf denen sie überleben können (oder nicht).

Andere Fragen: (Offensichtlich wird dies aktualisiert, wenn andere Fragen in der Serie gestellt werden.)

Fragen:

Was ist das maximal Mögliche und was das Minimum ist, das erforderlich ist, damit der menschliche Körper richtig funktioniert, in Prozent der Atmosphäre in der Nähe des Meeresspiegels?

  1. Sauerstoff

Zukünftige Fragen umfassen:

  1. Stickstoff
  2. Wasserstoff

Beschränkungen:

  • Menschen müssen in der Lage sein, zumindest effizient genug zu funktionieren , um sich ohne die Hilfe von Kohlenwasserstoffbrennstoffen (im Grunde vorindustrielle, vor-Schießpulver-Technologie) mit Nahrung, Wasser und Unterkunft zu versorgen.

Dies kann in Form von Landwirtschaft oder Jagd geschehen. Der Mensch muss sich nach wie vor körperlich anstrengen können, ohne dass die Atmosphäre seine Fähigkeit dazu übermäßig einschränkt.

Dies scheint eher eine Frage für Biology SE als für Worldbuilding zu sein ...
@Frostfyre Hmmm ... Ich habe das Gefühl, dass es hier viel Nutzen hat ... besonders mit der geplanten Serie, die ich im Sinn habe, aber ich verstehe Ihren Punkt ... Ideen, um es speziell für den Weltenbau besser zu machen, oder sollten wir es einfach tun Lass es fallen? Hatte diese Serie für das Challenge-Thema im Sinn ...
Ich habe etwas Ähnliches im Sinn, weshalb ich (noch) nicht dafür gestimmt habe, es zu schließen. Ich sehe nicht wirklich einen Weg, dies mehr zum Worldbuilding zu machen. Ich warte mal ab, was die Community denkt.
Mein Gefühl ist, dass eine Reihe von Fragen wie diese sicherlich eine großartige Ressource wären ... ABER wir haben Biologie SE, also ... ja ... ich sehe beide Seiten. Ich habe dies den Mods gemeldet, um es für mich zurückzustellen, bis wir geklärt haben, was wir entscheiden.
Ich habe bereits Antworten auf diese Frage gegeben, obwohl die gestellte Frage anders sein könnte. Kann ich meine Antwort einfach auf diese Frage verlinken?
@James fertig. Es gab eine Stimme für off-topic und eine für unklar; Ich ging mit letzterem halb willkürlich.

Antworten (1)

Fragen Sie einfach die NASA, sie haben es bereits ziemlich sorgfältig studiert.

Das Schlüsseldiagramm ist:
Solange Sie die Wasserstoffkonzentration unter etwa 4% halten (bei normalem Erdatmosphärendruck und -temperatur), ist es kein brennbares Gemisch. Ich weiß nicht, wo Sie Entflammbarkeitsgrenzen in Diagrammform finden können, aber der Wikipedia-Artikel über Entflammbarkeitsgrenzen listet die Formel auf, um dies basierend auf verschiedenen atmosphärischen Zusammensetzungen zu schätzen. Bei niedrigen H2-Konzentrationen (um Brände zu vermeiden) können Sie sehen, dass die Linien am rechten Rand des Diagramms fast flach sind, sodass Sie Wasserstoff wahrscheinlich aus Gründen der Umweltverträglichkeit ziemlich ignorieren können.

Wenn man einige spezifische Werte aus der Tabelle liest, gilt für den Luftdruck auf Meereshöhe ein Sauerstoffgehalt von etwa 12 % bis 62 % als sicher, dh ein Mensch mit normaler Gesundheit kann unbegrenzt ohne negative Folgen überleben. Im Bereich von 9% bis 12% sind Menschen, die sich an eine sauerstoffarme Umgebung gewöhnt haben, in Ordnung, da sich der Körper durch Veränderungen im Blut und in der Lunge anpasst, um niedrigere Sauerstoffwerte zu überleben. Beachten Sie auch, dass bei niedrigem Sauerstoffgehalt ein gewisses Unbehagen (Atemnot) auftreten kann, aber nichts von wirklicher Konsequenz, obwohl Ihre sportlichen Fähigkeiten eingeschränkt werden.

Oberhalb von 62 % ist der erhöhte Sauerstoff (bei Druck auf Meereshöhe) zumindest etwas giftig, obwohl reiner Sauerstoff bei viel höheren Drücken auch schnell tödlich sein kann. Wie das Diagramm zeigt, stellen selbst 24 Stunden reiner Sauerstoff kein ernsthaftes Problem dar (obwohl die Brandgefahr groß ist).

Stickstoff ist auf Meereshöhe in jeder Menge sicher (vorausgesetzt, Sie haben noch genügend Sauerstoff). Bei höheren Drücken wird die Narkose wichtig, dh Stickstoff (fast alle Inertgase auch) schläfert ein, macht berauscht usw. Die genaue Menge des für die Narkose erforderlichen Inertgases ist je nach Typ unterschiedlich.

Eine kleine Menge CO2 wird auch für die Atemregulierung usw. benötigt.

Es ist darauf hinzuweisen, dass ohne Feuer oder andere Zündquellen, keine H 2 oder C H 4 in der Atmosphäre wird langsam mit dem reagieren Ö 2 und verschwinden ohne ständiges Nachfüllen. Es gibt einen % von H 2 bei dem das Gemisch explosiv wird. Ich erinnere mich nicht an das % für H 2 aber ich denke C H 4 beträgt etwa 15 %.
Oberhalb eines bestimmten % von H 2 , ist das Gemisch nicht mehr brennbar (zu wenig Oxidationsmittel im Gemisch).
Der Link zum Bild scheint defekt zu sein.
Gary, für diejenigen von uns, die mit der Wissenschaft nicht sehr vertraut sind, kannst du erklären, was das Diagramm zeigt?
Verbale Beschreibung einiger Teile des Diagramms hinzugefügt.
Jim2B – Ich war mir ziemlich sicher, dass Sie sich bezüglich der Stabilität von H2 und O2 geirrt haben, habe einen Artikel gefunden, der dies bestätigt. Die Mischung ist bemerkenswert stabil bei Raumtemperatur, Milliarden von Jahren stabil. arrow.utias.utoronto.ca/~ogulder/ClassNotes3.pdf
@GaryWalker, der Schlüsselsatz dieser Klassennotizen lautet: "Jede direkte Reaktion" zwischen den beiden ist Null. Die Gase reagieren , aber über Zwischenhändler. Ich muss es wissen, ich habe 7 Jahre lang an diesem Problem der Computerchemie für meine Diplomarbeit gearbeitet. Die 6 beteiligten Arten sind Ö 2 , H 2 , Ö , H , Ö H , H 2 Ö . Andere spielen untergeordnete Rollen, aber hier spielt sich die ganze Action ab. Es gibt Gemische, die nicht brennbar sind (entweder zu wenig H 2 oder Ö 2 ), gibt es Gemische, die brennbar sind, und es gibt Gemische, die detonationsfähig sind.
Nun, ich nehme an, ich stehe korrigiert. Ein ungefährer Zeitrahmen, wie lange es dauern würde, 50 % des Wasserstoffs in ein H2/O2-Gemisch bei STP umzuwandeln. In einer offenen Atmosphäre würden UV, Blitz usw. dies vermutlich viel schneller machen (insbesondere wenn es explodiert), aber ich dachte an die Verwendung in einem Raumschiff. Meine Chemie war für mein Ingenieurstudium, also nur 2 Jahre wert.
Die Grenzen der menschlichen Biologie: atmosphärische Toleranzen (#1)
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v