Какова концентрация кислорода при более высоком давлении, которую человек может адекватно переносить? [закрыто]

Я думаю о сценарии, в котором главный герой путешествует в мир, относительно похожий на Землю, но с некоторыми отличиями в отношении атмосферы, в частности, ее атмосферного давления и доли кислорода. Что может сделать это, несмотря на то, что это пригодная для дыхания атмосфера и способность поддерживать человеческую жизнь, она показывает различия. Например, я думаю, что из-за резкого изменения атмосферного давления у главного героя какое-то время будет кружиться голова, хотя по понятным причинам и не достигнув смертельных масштабов.

В любом случае, я хотел бы помочь создать атмосферу, способную поддерживать человеческую жизнь и определенный уровень развития, но все же представляющую значительные отличия от атмосферы нашего мира. С тем, что я читал время от времени, я решил, что атмосфера будет иметь 1,15 атм, а ее кислородное отношение будет 23%, имея предел в 25%, однако я не знаю, будет ли эта модель действительно жизнеспособной или сможет ли она подтолкнуть это немного больше.

Я хочу подчеркнуть, Я НЕ ЗАДАЮ РАЗЛИЧНЫМИ ВОПРОСАМИ, я прошу только один ответ, основанный на давлении и пропорции кислорода. Кстати, прежде чем вы скажете, что это дубликат, позвольте мне прояснить пару вещей.

  • Когда мы говорим о гипотетических мирах, где атмосферное давление выше земного, никто не принимает во внимание наркоз, производимый инертными газами, который в случае азота (наиболее распространенного газа в нашем воздухе) составляет 2 атм. Так что... если вы не хотите, чтобы население постоянно накачивалось наркотиками, лучше принять это во внимание.
  • Когда мы говорим о максимальной доле кислорода, которой может
    дышать человек, Никто не принимает во внимание, что для того, чтобы разумная жизнь
    достигла, по крайней мере, возможности достижения доиндустриального уровня
    развития, ей необходимо допустить манипулирование определенные элементы.
    Среди них самым жизненным и незаменимым является огонь. Людям бесполезно
    дышать Х пропорцией кислорода, если в момент, когда мы попытаемся разжечь костер, мы взорвемся огненным шаром. Следовательно, необходимо
    учитывать возможность управления огнем в
    атмосфере, обогащенной кислородом.
  • С другой стороны, необходимо учитывать, что воздух при других условиях атмосферного давления может быть более или менее приемлемым в долгосрочной перспективе. Тема, которую я действительно не доминировать много.
На Земле есть места, например на берегу Мертвого моря, где нормальное атмосферное давление составляет 1,05 бар. Таким образом, 1,15 бар и 25% кислорода в этом гипотетическом мире настолько близки к нормальным земным условиям, что я серьезно сомневаюсь, что кто-либо сможет заметить разницу, не прибегая к фактическим научным измерениям; пожары начнутся чуть легче, полет будет совершаться чуть легче; сопротивление воздуха будет немного сильнее, поэтому самолеты будут потреблять немного больше топлива и тому подобное. Не будет кислородного отравления или азотного наркоза.
Кроме названия вопроса, я не вижу здесь вопроса. Много дискуссий об атмосферных качествах и о том, какие ответы нужно учитывать, но я не знаю, что вы хотите знать. Голосование отложено, так как непонятно, о чем вы спрашиваете .

Ответы (1)

Поэтому, когда мы обсуждаем токсичность кислорода , важно отметить, что мы используем правильные термины, и по этой причине мы будем говорить о парциальном давлении . То есть та часть давления, которая относится к O2.

Другими словами; если на уровне моря атмосферное давление равно 1 бар, а О2 составляет 21% атмосферы, то парциальное давление О2 для наших целей равно 0,21 бар.

Это важное соображение, поскольку, когда мы подходим к рассмотрению O2 как проблемы, мы не рассматриваем его И что-то еще или O2 в сочетании ; мы говорим исключительно об O2 как о повреждающем агенте, и тесты показали, что речь идет о парциальном давлении, а НЕ о степени разбавления O2 в атмосфере.

Это сказало; уже предоставленная ссылка покажет, что первое, о чем вам нужно беспокоиться, это ваши легкие. Высокое парциальное давление O2 также поджарит ваши сетчатки и вызовет повреждение нервной системы, но в первую очередь пострадают ваши легкие. Все, что выше PP 0,5 бар, является проблемой.

Когда астронавты Аполлона летали на Луну и обратно, они делали это в среде с чистым кислородом. Это было очень опасно с точки зрения воспламенения атмосферы в кабине искрами, но для самих пилотов особых проблем с этим не было. Почему? Потому что они понизили атмосферное давление. Уменьшая плотность атмосферы, скажем, до 0,4 атмосферы, но делая ее чистым O2, вы создаете меньшую разницу давлений между внутренней частью вашего корабля и космическим вакуумом, и вы несете меньший вес в космос для дыхательных газов в течение всей миссии. .

Избавление от CO2 на самом деле является ограничивающим фактором для стесненных условий с течением времени; все, что превышает примерно 1% CO2, вызывает больше проблем, чем токсичность O2 в краткосрочной перспективе. Так; при условии, что вы можете вычистить CO2 из окружающей среды O2, стены вашего корабля могут быть тоньше, воздух для дыхания легче; есть много причин сделать это.

Но в вашем случае вы говорите об увеличении плотности. Так; при условии увеличения плотности газа; лучшее решение - уменьшить пропорцию O2 эквивалентно, и все в порядке. В худшем случае не позволяйте различиям более чем в два раза превысить обычное земное атмосферное распределение.

Пример; переход на 1,15 банкомата, но сохранение процента O2 должно быть в порядке. Переход к 1,5 банкоматам и сохранение процентного содержания O2 — это нормально, но, вероятно, не идеально. Переход к 2 банкоматам, но снижение O2, скажем, до 15% (что означает 0,3 бар PP) — это нормально.

Конечно, есть некоторые предостережения.

Это основано исключительно на краткосрочных испытаниях. Мы не видели, что происходит с человеком, который всю жизнь прожил при давлении 0,5 бар PP O2, и я предполагаю, что со временем в игру могут вступить некоторые долгосрочные факторы. Вообще говоря, O2 является ключевым химическим веществом, высвобождающим энергию в нашем организме, но он также, по-видимому, играет решающую роль в нашем процессе старения. Вот почему антиоксиданты так популярны в качестве пищевых добавок. Вполне возможно , что при 0,5 бар люди могут работать с большей энергией, быть более проворными, быстрее бегать и т. д., но в результате продолжительность жизни укорачивается. Мы просто еще не знаем.

Кроме того, я описывал влияние O2 PP на людей . Если у вас есть существа, которые эволюционировали с более высокими уровнями PP O2, то вы ожидаете, что у них будет метаболизм и физиологические структуры (например, легкие меньшего размера), чтобы удовлетворить это изменение.

Кроме того, если у вас есть естественный страх перед насекомыми, то вы не хотите жить в таком мире. У насекомых нет легких, и они полагаются на поглощение O2 через свой панцирь, насыщая свои тела O2, а это означает, что PP O2 накладывает ограничение на то, насколько большими они могут вырасти. Чем больше О2 в атмосфере, тем крупнее они могут вырасти.

Наконец, если вы сохраните состав атмосферы, подобный земному, но просто увеличите давление, заменив избыток O2 PP на большее количество азота, вы столкнетесь с совершенно другой проблемой. Как только вы достигнете примерно 3 АТМ, азота PP будет достаточно, чтобы вызвать наркотический эффект.. Дальнейшее его увеличение ТАКЖЕ приводит к токсичности. Современные аквалангисты знают это, и им часто приходится глубоко погружаться со специальными смесями воздуха, которые уменьшают как O2, так и N2, чтобы ни один из них не имел этих эффектов. Следует также отметить, что такое высокое давление означает, что ваши системы очистки CO2 должны быть ОЧЕНЬ эффективными; предпочтительна очень высокая концентрация растительности для жизни животных на планете с такой высокой плотностью атмосферы. Почему? Ну, та же проблема с PP также означает, что при 3 АТМ концентрация CO2 начинает становиться проблемой около 0,35%.

Так; если вы проектируете плотную атмосферу, O2, безусловно, является важным фактором, но не единственным. Ваша лучшая стартовая позиция — исследовать смеси воздуха с аквалангом для глубоких погружений, а затем использовать это как отправную точку для ваших расчетов плотности с точки зрения PP и других газов, которые вы могли бы использовать, чтобы немного разжижать воздух, так сказать.

На самом деле присутствие гигантских насекомых — это одна из вещей, которые я хотел ввести в историю. С другой стороны, разница парциального давления в 0,15 была бы достаточно внезапной, чтобы вызвать головокружение и тошноту, или же она не была бы замечена?
@JAMS, как и комментарий AlexP выше, я почти уверен, что простое увеличение давления до 1,15 атм вообще не вызовет существенной разницы. Я погружался на глубину до 30 м, что эквивалентно 4 барам с использованием обычной воздушной смеси (но, по общему признанию, в течение короткого периода времени) без каких-либо вредных последствий. 1,5 атм, нормальная воздушная смесь даст O2 PP около 0,33, и это может привести к значительно более крупным насекомым, исходя из того, что я провел ранее.
Ибо там я читал, что при более высоком атмосферном давлении вес вещей был менее заметен. Это верно?
@JAMS вроде; вода очень плотная, и поэтому есть вещи, которые обладают более нейтральной плавучестью в воде, чем, скажем, в воздухе. Но если вы, например, отжимаетесь прямо вверх, помните, что более высокая плотность означает большее давление сопротивления, работающее против вас. Вы не сможете бросить мяч так далеко (например), но крыло самолета теоретически будет работать лучше, что необходимо, потому что пропеллеру самолета теперь потребуется больше энергии, чтобы проталкивать более плотный воздух. Я пытаюсь сказать, что думайте с точки зрения массы, а не веса.
И последний вопрос: сохранится ли климат в этих условиях давления? Было бы холоднее или теплее?
Ах. Это немного выходит за рамки моей базы знаний, но я знаю, что разные атмосферные газы (включая воду) могут переходить из газа в жидкость при разных температурах и разных давлениях. Конечно, количество движения ветров на такой планете должно вызывать беспокойство, и даже относительно легкий ветерок может сбить вас с ног при правильном атмосферном давлении.