Действительно ли количество кислорода в воздухе уменьшается по мере того, как вы поднимаетесь на большую высоту?

На высоте менее 100 км (для справки, пик Эвереста находится на высоте около 8,8 км над уровнем моря) относительная концентрация кислорода в воздухе довольно постоянна и составляет около 21%.

Источник

Это правда, что кислорода меньше (точнее, парциальное давление кислорода ниже) с увеличением высоты - и это просто потому, что в целом меньше газа.

Источник

Причина, по которой трудно дышать на больших высотах, заключается в том, что способность легких насыщать кровь кислородом зависит от парциального давления кислорода.$_2$в легких при вдохе. На уровне моря и в обычных условиях парциальное давление O$_2$в легких примерно$21\% \times 100\ \mathrm{kPa} \approx 21\ \mathrm{kPa}$. Это определяет нормальность, по крайней мере, в ограниченном смысле. Если вы дышите чистым кислородом, то у вас потенциально может быть O$_2$парциальное давление$100\ \mathrm{kPa}$, что может помочь компенсировать повреждение легких (например, из-за рубцевания), что снижает их способность насыщать кровь кислородом — хотя, как указывает в комментарии пользователь Arsenal, при обычных обстоятельствах это может вызвать гипероксию, что является плохой новостью .

С другой стороны, на вершине Эвереста парциальное давление в легких упадет примерно до$21\% \times 30\ \mathrm{kPa} \approx 6\ \mathrm{kPa}$- далеко не настолько, чтобы выдерживать длительные периоды времени, особенно при повышенном физическом напряжении. Вдыхание чистого кислорода из баллона увеличивает это число почти до$30\ \mathrm{kPa}$Вот почему большинство альпинистов берут с собой собственный кислород.

Однако выше высоты 12 км (примерно высота, на которой летают коммерческие авиалайнеры) давление падает ниже$20\ \mathrm{kPa}$, что означает, что даже вдыхание чистого кислорода не даст вам нормального необходимого парциального давления O$_2$, и вы рискуете гипоксией. Вот почему самолеты, которые летают выше этой высоты, имеют респираторы избыточного давления для пилотов на случай чрезвычайной ситуации. Вместо того, чтобы просто иметь более высокую концентрацию кислорода, газ в респираторе с положительным давлением (как следует из названия) активно находится под давлением выше атмосферного давления окружающей среды, чтобы нагнетать необходимое количество кислорода в ваши легкие. См., например, страницу 4 этой брошюры Федерального управления гражданской авиации США и соответствующие правила.

Ну, оба связаны. При более низком давлении молекулы имеют тенденцию быть менее «упакованными», поэтому, когда вы дышите, вы вдыхаете меньше кислорода. Таким образом, трудно дышать на действительно большой высоте.

Количество кислорода снижается, но не концентрация

Путаница в вопросе основана на расплывчатом определении «суммы».

Большая часть атмосферы ниже примерно 100 км хорошо перемешана (благодаря эффекту, который мы называем погодой, который гарантирует, что относительная доля газов в атмосфере остается неизменной за счет турбулентного перемешивания). Только в разреженной верхней атмосфере (в 10 раз выше Эвереста) эффекты погоды ослабевают, и гравитация может конкурировать с диффузией, вызывая некоторое разделение по молекулярной массе газа.

Но что действительно быстро меняется с высотой над уровнем моря, так это плотность атмосферы. На вершине Эвереста, самой высокой горы, плотность воздуха составляет всего около 1/3 плотности воздуха на уровне моря. Таким образом , в воздухе содержится только около трети любого компонента . Доля кислорода по-прежнему составляет около 21%, но количество кислорода составляет всего около 1/3 от количества на уровне моря.

Так что любая путаница возникает из-за определения «сумма». Если вы имеете в виду долю кислорода, то она такая же, как на уровне моря; но если вы имеете в виду абсолютное количество кислорода, оно составляет всего ~ 30% от значения на уровне моря. для вашей способности дышать важно общее количество кислорода на литр воздуха, а не пропорция кислорода в каждом литре воздуха.

Некоторые люди относятся к «количеству» как к относительной пропорции, некоторые как к общей концентрации. Отсюда путаница.

Кислорода становится меньше (в процентах). Это происходит из-за плотности кислорода. По мере увеличения высоты относительно более тяжелые газы остаются внизу. Низкое давление редко вызывает затруднение дыхания. Это может вызвать кровотечение из носа или заболевания, связанные с высоким кровяным давлением. Но из-за меньшего количества кислорода нам нужно потреблять больше воздуха, что вызывает затруднение дыхания .

Проверьте этот сайт на диаграмму высоты до кислорода