Berechnung der Sauerstoffmenge in luftdichtem Raum

Wissenschaft Physik
#1

Hallo ihr

Jemand anders hat bei /t/menschlicher-sauerstoffverbrauch/1032459

Die Person ist also 60kg schwer und atmet zerst aus Schreck ziemlich oft 25-30 pro Minute und später normal, also 15 Atemzüge pro Minute.

Wenn ich das also richtig verstanden habe, verbraucht sie 720 und später 360 ml pro Minute

Nur habe ich trotz intensiver Suche noch immer keine Ahnung, wie viele Liter Sauerstoff es pro m3 Raum hat. Der Raum ist nämlich sehr klein, also so ca. 2-3m3

Kann mir bitte jemand helfen zu berechnen, wie viele Liter Sauerstoff in dem Raum drin sind
Und wie viele Minuten das mit beiden Varianten reicht?

Und falls jemand noch zufällig weiss, ab wann man ungefähr bewusstlos wird, wäre das natürlich genial.

(ich benötige für eine Kurzgeschichte einfach ein theoretisches Wissen)

Danke vielmals

#2

Moin,

Nur habe ich trotz intensiver Suche noch immer keine Ahnung,
wie viele Liter Sauerstoff es pro m3 Raum hat. Der Raum ist
nämlich sehr klein, also so ca. 2-3m3

Sauerstoffgehalt der Luft ist ca. 21%. Das heißt, pro m³ Raum hast du ca. 210 l Luft.

Gruß

Kubi

#3

Hallo,

Sauerstoffgehalt der Luft ist ca. 21%. Das heißt, pro m³ Raum
hast du ca. 210 l Luft.

Das ist richtig, allerdings bedeutet das natürlich nicht, dass so lange geatmet werden kann, bis 210 Liter Luft verbraucht wurden. Zum einen benötigt der Körper keine 20% Sauerstoffanteil (sonst würde die Beatmung, wie man sie aus Erste-Hilfe-Kursen kennt, nicht funktionieren), sondern meines Wissens nur etwa 5% (da möchte ich meine Hand aber nicht ins Feuer legen). Zum anderen wird CO2 ausgeatmet, das ab bestimmten Konzentrationen toxisch wirkt.

Grüsse
d.

#4

achsoooo

21% bedeutet 210 Liter in 1 m3. Wirklich? Okay, danke vielmals. Das bringt mich schon ziemlich viel weiter.

die Berechnung ergibt, dass bei der Atmung entweder 360 oder 720 ml verbraucht werden pro Minute. Wenn der Raum also 2 m3 gross ist, sollte man sich problemlos eine Stunde lang darin aufhalten können, oder? oder rechne ich jetzt falsch? Weil es kommt mir etwas unlogisch vor.

#5

achsoooo

21% bedeutet 210 Liter in 1 m3. Wirklich?

Ja. 1m³ = (10dm)^3 = 10³dm³ = 1000 Liter (ein Kubik-Dezimeter ist ein Liter).

21% von 1000 sind 21/100 * 1000 = 210.

die Berechnung ergibt, dass bei der Atmung entweder 360 oder
720 ml verbraucht werden pro Minute.

ACHTUNG: Verbraucht oder geatmet? In der Ausatemluft ist noch viel Sauerstoff (ca. 15%)!

Wenn der Raum also 2 m3
gross ist, sollte man sich problemlos eine Stunde lang darin
aufhalten können, oder? oder rechne ich jetzt falsch?

Wie rechnest du denn?

Weil es
kommt mir etwas unlogisch vor.

„Unlogisch“ ist die Annahme, dass Sauerstoff das Problem ist. Bei jedem Atemzug wird CO2 ausgeatmet, und der Anstieg der CO2-Konzentration in der Raumluft ist das Problem. Lange bevor der arme Mensch in der Kammer bemerken würde, dass der Sauerstoff knapp wird, würde er einer CO2-Vergiftung erliegen.

VG
Jochen

#6

Danke vielmals Jochen :smile:

die Berechnung ergibt, dass bei der Atmung entweder 360 oder
720 ml verbraucht werden pro Minute.

ACHTUNG: Verbraucht oder geatmet? In der Ausatemluft ist noch
viel Sauerstoff (ca. 15%)!

äh, verbraucht denke ich.

Wie rechnest du denn?

Ich rechne eben so wie in dem Link. Also 60kg Körpergewicht zu 15 Atemzügen pro Minute bei 10ml pro kg = 9000 Liter pro Minute (ein und wieder aus)

dann steht, dass zuerst 21% in der Luft sind und nach dem Ausatmen noch 17% . 4% von 9000 = 360ml, was dem tatsächlich verbrauchten Sauerstoff entsprechen sollte.

Soweit richtig?

„Unlogisch“ ist die Annahme, dass Sauerstoff das Problem ist.
Bei jedem Atemzug wird CO2 ausgeatmet, und der Anstieg der
CO2-Konzentration in der Raumluft ist das Problem. Lange bevor
der arme Mensch in der Kammer bemerken würde, dass der
Sauerstoff knapp wird, würde er einer CO2-Vergiftung erliegen.

naja, eigentlich möchte ich nur wissen, wie lange es dauert, bis die Person wohl etwa bewusstlos wird. Also kann man da 1- 1,5 Studen lang drin sein?

#7

äh, verbraucht denke ich.

Wie rechnest du denn?

Ich rechne eben so wie in dem Link. Also 60kg Körpergewicht zu
15 Atemzügen pro Minute bei 10ml pro kg = 9000 Liter pro
Minute (ein und wieder aus)

Hmm, das „normale“ Atemvolumen (Respirationsluft) ist so 500ml. Das ist die Menge Luft, die pro Atemzug geatmet wird. Du setzt 10ml pro kg Körpergewicht an, das macht bei einer 60kg-Person 60x10ml = 600ml. Etwas viel, aber sei’s drum.

Bei 15 Atemzügen pro Minute werden minütlich also 15x600ml = 9000ml geatmet. Beachte: Milli liter! War das ein Schreib- oder ein Rechenfehler?

dann steht, dass zuerst 21% in der Luft sind und nach dem
Ausatmen noch 17% . 4% von 9000 = 360ml, was dem tatsächlich
verbrauchten Sauerstoff entsprechen sollte.

Korrekt.

naja, eigentlich möchte ich nur wissen, wie lange es dauert,
bis die Person wohl etwa bewusstlos wird.

Bis die CO2-Konzentration über 3% liegt (http://www.senseair.se/Datablad/what_is_co2_dcv.pdf).

Die 360ml verbrauchter Sauerstoff entsprechen 360ml produziertem CO2.

Bei einem Raum von 3m³ Größe sind 3% davon 3/100 * 3000 Liter = 90 Liter bzw. 90000ml. Das sind 90000/360 = 250-mal 360ml, also 250-mal die Menge, die in einer Minute produziert wird. Also: nach 250 Minuten ist die CO2-Konz über der 3%-Marke. Ab dann können Menschen bewußtlos werden.

Der Sauerstoff-Anteil in der Raumluft beträgt dann immer noch stolze (21%*3000L - 90L)/3000L = 18%, ist also nur unwesentlich gesunken.

Also kann man da 1-
1,5 Studen lang drin sein?

Es gingen - mit zunehmendem Schwindel, Übelkeit und Muskelschmerzen - sogar knappe 4h (eine Person mit normaler Stoffwechselrate in einem 3m³-Raum). Bei höhere Stoffwechselrate (Aufregung!) kann das auch schnell auf die Hälfte oder weniger zusammenschumpfen…

VG
Jochen

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#8

Natürlich atmet die Person nicht immer 360ml, sondern in den ersten 5 - 10 min sicher das Doppelte, aber dank der tollen Formel, kann ich mir ja jetzt selber ausrechnen wie lange sie das durchhält. Das war sehr interessant.

Danke vielmals! Frage erledigt :smile:

#9

Hallo Angie,

Jemand anders hat bei
/t/menschlicher-sauerstoffverbrauch/1032459
schonmal eine ähnliche Frage gestellt.

dann kann ich ja den Verbrauch als bekannt voraussetzen :wink:

Die Person ist also 60kg schwer und atmet zerst aus Schreck
ziemlich oft 25-30 pro Minute und später normal, also 15
Atemzüge pro Minute.

Da bist du schon etwas bis sehr spekulativ.
Zum einen ganz simpel, weil der Körper nur den Sauerstoff aufnimmt, den er auch verbraucht. Wenn du schneller atmest, aus Aufregung oder absichtlich, kommt deswegen nicht mehr Sauerstoff ins Blut.
Zum zweiten, weil die Regulierung der Atmung nicht auf Sauerstoff, sondern auf Kohlendioxid reagiert. Sauerstoff ist auf Meeresniveau ohnehin genug da, es geht darum CO2 loszuwerden.

Das kann man auch relativ leicht ausprobieren:
Blas mal eine Luftmatraze auf, dann wird dir schwindelig, nicht vom Sauerstoff, sondern wegen des Mangels an Kohlensäure.
Nicht so harmlos ist der Versuch, oft tief durchzuatmen und dann zu tauchen. CO2 hast du ordentlich rausgeatmet, Atemnot setzt also nicht ein, und dass kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, merkt der Körper gar nicht.

Wenn ich das also richtig verstanden habe, verbraucht sie 720
und später 360 ml pro Minute

So einfach ist es eben nicht.

Nur habe ich trotz intensiver Suche noch immer keine Ahnung,
wie viele Liter Sauerstoff es pro m3 Raum hat. Der Raum ist
nämlich sehr klein, also so ca. 2-3m3

Kann mir bitte jemand helfen zu berechnen, wie viele Liter
Sauerstoff in dem Raum drin sind
Und wie viele Minuten das mit beiden Varianten reicht?

Ich geh mal davon aus, dass die Angaben für reinen Sauerstoff bei Atmosphärendruck sind.

Da Luft 21% Sauerstoff enthält, sind in 1 m³ (=1000l) 210l Sauerstoff.

Dein Normalverbrauch „360 ml pro Minute“ entspricht also ca. 20 l pro Stunde.

Wenn du also nur nach dem Sauerstoff urteilen würdest, und diesen bis zum Nullpunkt ausnützen könntest, würdest du mit 1 m³ 10Stunden auskommen.

Und falls jemand noch zufällig weiss, ab wann man ungefähr
bewusstlos wird, wäre das natürlich genial.

Bewusstlosigkeit hängt nicht vom Sauerstoff ab, sondern vom Kohlendioxid. Bei ca. 5% bist du weg, genaueres sagt Wikipedia. Also nix 20 Stunden, sondern - da pro l O ca. 1 l CO2 anfällt, nach ca. 2 Stunden.

(ich benötige für eine Kurzgeschichte einfach ein
theoretisches Wissen)

Ich hab den Verbrauch nicht überprüft, er scheint mir eher an der unteren Grenze angesiedelt. 2 Stunden mit 1 m³ Luft? Da würd ich schon vor Angst nach 1 Stunde ohnmächtig.

Danke vielmals

Gern, und vergiss vor Genauigkeit die Spannung nicht, soooo genau rechnet kein Leser nach, du musst den Raum ja auch nicht 100%ig präzise angeben (auch Särge gibt’s in verschiedenen Größen).

Viel Spaß, Zoelomat