Würde sich Sauerstoff in Senklöchern ansammeln, wenn die obere Atmosphäre aus Helium, Wasserstoff und Methan besteht?

Theoretisch ja. In Wirklichkeit nein

Edit: Theoretisch auch Nr

Die molare Masse jedes Elements sagt die Geschichte in der Theorie: Sauerstoff 31,99 g/mol. Methan 16,0425 g/mol Helium 4,002 g/mol Wasserstoff 2,016 g/mol

Wenn sie flüssig wären, würde uns dies die Antwort verraten. Als Gas bewegen sich die Moleküle jedoch einzeln. Dies macht sie zu einem Gas und wird als Brownsche Bewegung bezeichnet. Dies würde dazu führen, dass das Gas in irgendeiner Weise vermischt wird.

Jeder Wind oder jede andere atmosphärische Störung würde die Dinge weiter durcheinander bringen.

Auf einem tatsächlichen Planeten / Mond gibt es dann keine Möglichkeit, dass dies funktionieren könnte.

Bearbeiten: Danke an @samuel für den Hinweis, dass ich den größten Teil meiner Sekundarschulchemie vergessen habe

Wenn Sie zwei Gase in einen geschlossenen Behälter geben, vermischen sie sich, auch wenn sie nicht gerührt werden, was auf die Natur der Gasmoleküle und ihre Bewegung zurückzuführen ist. Die Temperatur spielt eine Rolle bei der Geschwindigkeit, mit der sich die Gase mischen, und jede mechanische Bewegung (neben der thermischen Bewegung) erhöht diese Mischgeschwindigkeit. Was Sie haben können, sind (wenn Sie mit einer Quelle für molekularen Sauerstoff ausgestattet sind) vorübergehende Sauerstoffpools, die sich im Laufe der Zeit mit dem Rest der Atmosphäre vermischen. Es gibt eine Mischenergie, die bereitgestellt werden muss, damit zwei Dinge gemischt werden können, die als Entalpie bezeichnet wird (diese spezifische Entalpie, an die ich mich auf Englisch nicht erinnere), diese Energie wird verwendet, um Moleküle zu bewegen, aber zum Mischen von Gasmolekülen die Energie ist klein. Bei der Mischung von Gasen spielen viele Faktoren eine Rolle, thermische Bewegung ist einer davon. Sie können nicht verhindern, dass ein Gasmolekül weit weg vom Pool wandert,

Dies ist anders als bei Flüssigkeiten, die Mischbarkeit/Mischbarkeit von Flüssigkeiten hängt mit ihrer Polarität/Apolarität und ihren Molmassen zusammen, aber die Polarität spielt eine größere Rolle. Ein weiterer Faktor beim Umgang mit Flüssigkeiten ist, dass sie, selbst wenn sie keine bestimmte Form haben (sie nehmen die Form des Behälters an, auf den sie gestellt werden), ein bestimmtes Volumen haben, während Gase dies nicht tun. Deshalb unterscheiden sich einige Eigenschaften von Gasen stark von den Eigenschaften von Flüssigkeiten.

Es gibt Ausnahmen. Aber die allgemeine Regel ist dies.

Während Sie vielleicht denken, dass schwere Gase leichtere Gase nach oben drücken, ist die Physik nicht so. Stattdessen können Sie jedes Gas einzeln betrachten und sehen, wie eine reine Atmosphäre dieses Gases dünner wird, wenn wir uns von der Oberfläche entfernen. Dies geschieht (für jedes Gas einzeln) exponentiell, wenn die Temperatur konstant ist (Boltzmann-Statistik!), aber die Exponenten unterschiedlich sind – so dass sich ein leichteres Gas weiter ausbreitet als ein schwereres Gas. Der gesamte "Luft"-Druck ist dann nur die Summe der Komponentendrücke (das alles ist im Wesentlichen richtig, weil Gas so dünn ist, dass praktisch keine Wechselwirkung stattfindet). Nur durch diesen Unterschied ist auf einigen Ebenen ein Gas stärker verbreitet und auf einer anderen Ebene ein anderes Gas. Davon abgesehen werden sich keine Sauerstoffpools mehr bilden als auf der Erde.

Könnte das Konzept der Sauerstoffbecken funktionieren?

Ja, aber sie würden weitgehend vergänglich sein, wie Regen. Das meiste Wetter mischt die Atmosphäre recht gut, aber unter manchen Umständen würden sich tagelang oder sogar noch länger Sauerstofflachen bilden. Vielleicht haben Sie Sauerstoffkollektoren, die die Leute betreiben müssen, und wie Regen in der Wüste sparen die Leute ihn. Wenn die Atmosphäre Druck hat, brauchen Sie keine Volldruckanzüge, Sie brauchen nur kleine Nasenkanülen für die Arbeit im Freien und Häuser, die nicht sehr undicht sind, wenn Sie sie nicht ständig tragen möchten.

Wenn ja, könnte es eine Atmosphäre in höheren Schichten geben, die aus leichteren Gasen besteht?

Sicher, und das haben wir bereits - das Ozon besteht aus leichteren Gasen, während wir hier unten schwerere Gase haben. Es kommt zwar zu Vermischungen, aber die Realität ist, dass sich die Konzentrationen ändern, wenn Sie höher gehen, und Sie feststellen, dass leichtere Gase häufiger und schwerere Gase weniger vorherrschen.

Die für atmosphärisches Pooling erforderlichen Wetterbedingungen könnten einem Phänomen ähneln, das in Städten, die im Wesentlichen große Schüsseln sind, ziemlich bekannt ist. Es heißt Umkehrung:

https://en.wikipedia.org/wiki/Inversion_(Meteorologie)

Es wird Ihnen nicht genau das geben, was Sie wollen, aber ein wenig Fummelei hier und da und Sie könnten es für eine Welt arbeiten lassen, die Sie im Sinn haben, wenn Ihr Publikum nicht sehr wählerisch ist.

In besonders ruhigen Gebieten ohne Wind, wie z. B. in Minenschächten, ist die Ansammlung von Kohlendioxid ein erhebliches Problem, das aktiv bewältigt werden muss, so dass dies bereits passiert, es ist nur nicht üblich in großen offenen Gebieten, die Wettermustern unterliegen.

Pools setzen sich nicht ab. Wenn Sie eine Senke vorsichtig mit schwerem Gas füllen und nicht rühren, bleibt es eine Weile so. Vor allem, wenn das Gas kontinuierlich mit einer kleinen Rate am Boden abgegeben wird, wie dies bei der Fall ist$\mathrm{CO_2}$Becken auf der Erde.

Nehmen wir an, dass sich der Sauerstoff irgendwie angesammelt hat, würde es funktionieren?

Was ist an der Schnittstelle? Wasserstoff und Sauerstoff. Wenn nicht wirklich ein Gas dominiert (z. B. atmen Tiefseetaucher manchmal ein Knallgasgemisch mit so wenig Sauerstoff, dass es die Verbrennung nicht unterstützt), genügt ein Funke.

Dies ähnelt in gewisser Weise dem Trick mit dem „unsichtbaren Aquarium“, bei dem Sie ein dichteres Gas im Aquarium haben und weniger dichte Materialien darauf ausbalancieren. Vorausgesetzt, die oberen Schichten der Atmosphäre sind weniger dicht als der Sauerstoff in den Kratern, steigen sie in der Atmosphäre nach oben, während der Sauerstoff nach unten absinkt.

Ein weiteres Beispiel wäre der Versuch, bestimmte Materialien auf dem Wasser schwimmen zu lassen. Holz schwimmt, da es weniger dicht als Wasser ist, aber ein Stein sinkt, da es dichter ist.