Verringerung des Sauerstoff-Partialdrucks der Luft durch Zumischung von Stickstoff

 

 

 

Steigt man auf einen Berg oder mit einem Ballon in die Höhe, so verringert sich der Luftdruck und damit auch der Sauerstoff-Partialdruck. Man könnte vereinfacht auch sagen, der Sauerstoff-Gehalt der Luft bezogen auf NN „verringert“ sich.  So ist in 8.000 m Höhe über NN der Luftdruck nur noch 0.37 Bar. Der Sauerstoff-Partialdruck nur noch 0.08 Bar (0,21 von 0,37) und entspricht damit rechnerisch einem Sauerstoff-Gehalt von 7,7 Vol.-% bei NN.

 

 

 

Diese virtuelle Höhe über NN wird mit Hilfe der Barometrischen Höhenformel berechnet.

 

Durch Umformung ergibt sich:

  

[%O2]h(m) = 21 * e- h(m)/8.000

 

h(m) = 8.000 * ln (21/[%O2])

 

 

 

 

Luft (Vol-%)

zugemischter Stickstoff (Vol-%)

Sauerstoff (Vol-%)

dem O2-Partialdruck entspr. Höhe (m über NN)

100

0

21

0

90

10

18,9

 

80

20

16,8

 

70

30

14,7

 

60

40

12,6

4.100

50

50

10,5

5.500

40

60

8,4

7.300

30

70

6,3

9.600

20

80

4,2

12.900

 

 

 

Wird z.B. ein Gemisch aus 30 % Luft und 70 % Stickstoff hergestellt, so sinkt der Sauerstoff-Gehalt auf 6,3 Vol.-%. Dies entspricht einer Höhe von 9.600 m über dem Meeresspiegel. Dies ist höher als der Mt. Everest und damit die absolute Todeszone.

 

 

 

Wie berechnet man den Bedarf an zugemischtem „Inert-Gas“?

 

 

Bei CO2 –Feuerlöschanlagen kommt es darauf an, den Sauerstoff-Gehalt (z.B. in einem Computer-Raum oder einem Maschinen-Raum) soweit abzusenken, dass das Feuer „erlöscht“. In der Regel ist das bei ca. 10 % Sauerstoff.

 

(Natürlich dürfen dann keine Menschen mehr in diesem Raum sein; sonst wird ihr „Lebens-Licht“ ebenfalls gelöscht).

 

Zur Berechnung verwendet man die Methode des „Idealen randvollen Kessels“. Die Idee ist, dass beim Zuströmen des Inertgases die gleiche Menge des Gemisches verdrängt wird. Das Volumen des Raumes bleibt ja gleich. Das ist komplizierter als bei sonstigen additiven Mischungen (z.B. Alkohol plus Wasser). Dort spielt die Volumenvergrößerung keine Rolle.

 

 

 

Es gilt

  

ct = c0 * e – ω. t


 umgeformt:

 

ω * t = ln [c0 / ct ]

 

 

wobei

 

ω * t = zugeführtes Gas / Raumvolumen

 

c0 = Raumkonzentration zur Zeit t = 0

 

ct = Raumkonzentration zur Zeit t

 

 

 

Wollen wir also Luft mit 21 Vol-% O2 mit Stickstoff auf 10 Vol-% O2 verdünnen, so berechnen wir

 

ω * t = ln [21 / 10] = 0,74

 

D.h. pro m3 Raumvolumen von 21 Vol-% O2 muss man 0,74 m3 Stickstoff zuströmen lassen, um auf einen Sauerstoff-Gehalt von

10 Vol-% O2  zu kommen.

  

 

Für Mount-Everest-Höhe (8.800 m) mit 7 Vol-% Sauerstoff ergibt sich analog 1,1.

 

D.h. pro m3 Raumvolumen von 21 Vol-% O2 muss man 1,1 m3 Stickstoff zuströmen lassen, um auf einen Sauerstoff-Gehalt von 7 Vol-% O2  zu kommen.

 

Kennen Sie vielleicht diesen Choral?

You don’t know what you got,
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Intelligenz und Fleiß
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Das gelungene, vollendete, erfüllte Leben ist eines, in dem wir in Einklang mit unsrer Natur das Beste aus unseren Möglichkeiten gemacht haben – selbstverständlich ohne den Mitmenschen zu schaden, ohne andere unglücklich zu machen.

 

Der Philosoph Bernulf Kanitscheider, Spektrum der Wissenschaft, Juli 2008

 

Des Menschen Tage sind wie Gras,
er blüht wie die Blume des Feldes.

Fährt der Wind darüber, ist sie dahin;
der Ort, wo sie stand, weiß von ihr nichts mehr.

 

Psalm 103

Es wäre doch möglich, dass einmal unsere Chemiker auf ein Mittel gerieten, unsere Luft plötzlich zu zersetzen, durch eine Art Ferment. So könnte die Welt untergehen.


Georg Christoph Lichtenberg

Letzte Worte des Indianerhäuptlings Crowfoot

Nur noch eine kurze Weile, dann bin ich von euch gegangen. Wohin, das kann ich euch nicht sagen. Wir kommen aus dem Nirgendwo, und wir gehen ins Nirgendwo. Was ist das Leben? Es ist der Lichtblitz eines Leuchtkäfers in der Nacht. Es ist der Atem eines Büffels im Winter. Es ist der kleine Schatten, der über das Gras huscht und sich im Sonnenuntergang verliert.

 

Crowfoot (um 1830 – 1890) Häuptling der Blackfoot-Indianer, 25. April 1890

 

Gespräch von Anno 33:

A: Wissen Sie schon das Neueste?

B: Nein, was ist passiert?

A: Die Welt ist erlöst!

B. Was Sie sagen!

A: Ja, der liebe Gott hat Menschengestalt angenommen und sich in Jerusalem hinrichten lassen: dadurch ist nun die Welt erlöst und der Teufel geprellt.

B: Ei, das ist ja ganz scharmant.

 

Arthur Schopenhauer

 

 

Damit wir beginnen können, dem Tod seinen größten Vorteil uns gegenüber zu entreißen, sollten wir eine vollkommen andere Einstellung einnehmen als die übliche; lasst uns den Tod seiner Fremdheit berauben; lasst uns Umgang mit ihm pflegen, damit wir uns an ihn gewöhnen, lasst uns an nichts häufiger denken als an den Tod.

 

Michel de Montaigne