Поглощение со2 проточной водой

[Любитель_]

Вопрос навеян дайвингом.

 

В школе впечатлил опыт по растворению углекислого газа в воде.

Пробирка с углекислым газом вносится в воду и очень быстро  заполняется водой.

 

Что мешает создать на основе этого акваланг следущей конструкции:

Воздушный мешок для дыхания.

Первично в нем обычный воздух (кислород, азот)

В этом мешке происходит дыхание и вдох и выдох в нем.

Расход кислорода (и возможно азота) компенсируется из баллона высокого давления.

В обычных аппаратах удаление со2 проводится с использованием специальных поглотителей.

 

Возможно ли у качестве поглотиля со2 использовать обычную воду?

Само собой организовав её проток в этом мешке.

Какая бы потребовалась контактная поверхность+ скорость протока в этой конструкции?

ПДК СО2 возмем 4% (один выдох)

 

[M_GM]

Нет, что то вы путаете. Никогда пробирка заполненная СО2 не заполнится водой. Это был аммиак или хлороводород.

 

Растворимость СО2 в воде невелика (около 2 г/л при обычном давлении), и использовать ее для поглощения СО2 не удастся.

Изменено 12 Марта, 2016 в 10:48 пользователем M_GM

[Любитель_]

Ничего не  путаю.

Почти литр на литр...

 

Но и 2 гр. на литр тоже верно конечно.

 

Фишка в том, что дышим то мы не очень активно...в граммах в т.ч.

Изменено 12 Марта, 2016 в 11:17 пользователем Любитель_

[M_GM]

Не учитываете, что растворимость газа зависит от его парциального давления. 

Содержание СО2 в выдыхаемом воздухе 4%, значит его парциальное давление 0,04 атм.

 

Закон Генри для СО2:  С = 0,017Р = 0,017*0,04= 0,00068 моль/л = 0,03 г/л

 

Вот столько газа растворится в 1 л воды при контакте с выдыхаемым воздухом.

Если вы хотите при этом, чтобы содержание углекислоты снизилось хотя бы вдвое, значит надо рассчитывать, что СО2 будет  поглощаться до уровня 0,015 г/л

 

Человек в минуту выделяет около 0,3 г углекислоты, значит каждую минуту в поглотитель должны поступать 10-20 л воды. При активной физической работе (пловец) количество удваивается.

 

Второй фактор - скорость поглощения, требует максимальной площади раздела фаз, значит и объема агрегата.

 

В конце концов можно прийти к некой конструкции типа "искусственных жабер" постоянно омываемых внешней водой, с которой выдыхаемый воздух контактирует через полунепроницаемые мембраны большой поверхности.

Изменено 12 Марта, 2016 в 12:58 пользователем M_GM

[Любитель_]

Спасибо за обстоятельное разъяснение.

Я с химией в рамках школы (т.е. никак)

 

Но к сожалению Ваш ответ только увеличил недоумение по поводу отсутствия таких конструкций (без специального поглотителя)

 

www.sama.ru/~x-diver/drift/drift.html

•  

Большинство рекреационных дайверов плавает со скоростью от 0.4 до 1.2 км/ч, только небольшое количество аквалангистов могут поддерживать ...

 

т.е. порядка 10 метров в минуту

Это обеспечивает с лихвой нужную проточность через поверхность в 1/5 поперечного сечения человека.

Развитые поверхности 1:100 сейчас плёвое дело. 

 

опять же крупные быстрые рыбы (парусники например)производят большие энерготраты (не важно что они холоднокровные) на движение.

Пусть сложно извлекать кислород из воды но задача выделения углекислого газа в воду  возможно проще?

Уже хотя бы потому, что растворимость кислорода во много раз меньше чем у углекислого газа (или это не так)

[dmr]

Может я и ошибаюсь,но в выдохе уходит же и кислород тоже,и если он уйдет в проточную воду,то это как минимум не экономично. А если в твердый поглотитель,то никуда не пропадет,поскольку поглощается избирательно СО2

[Любитель_]

фишка как раз в том, что растворимость

углекислого газа в воде (около 2 г/л) (с) Отправлено 12 Март 2016 - 13:44)  2000 мг/л

кислорода 15 мг/л

т.е. разница в 2 порядка.

Даже более того -

 в воде уже растворено (из атмосферы) больше кислорода, чем его можно  растворить из выдоха (приблизительно парциальное в атмосфере 21, в выхохе 17).

т.е. кислород из выдоха ну никак не пойдёт в воду.

имхо

Изменено 14 Марта, 2016 в 12:07 пользователем Любитель_

[yatcheh]

 

Человек в минуту выделяет около 0,3 г углекислоты, значит каждую минуту в поглотитель должны поступать 10-20 л воды. При активной физической работе (пловец) количество удваивается.

 

 

фишка как раз в том, что растворимость

углекислого газа в воде (около 2 г/л) (с) Отправлено 12 Март 2016 - 13:44)  2000 мг/л

кислорода 15 мг/л

 

 

Потерей кислорода можно пренебречь. Но вы представьте себе скорость обмена 40 литров в минуту. Это - хороший водомёт для подводного плавания . Нет никаких проблем для создания такого аппарата. Единственное, шо помимо баллонов с воздухом такому акванавту понадобится ещё и аккумулятор, насос и поглотительная система.

Ваша ссылка на "10 метров в минуту" и "поперечное сечение аквалангиста" не выдерживает никакой критики, ибо эта активность обеспечивает только перемещение тела в относительно ламинарных условиях обтекания с минимальными затратами энергии. А поглотительная система потребует сильно турбулентного потока с высоким гидродинамическим сопротивлением. Это на порядок, если не больше, увеличивает энергозатраты. Без аккумулятора за спиной не обойдёссе!

 

Почему, вы думаете, рыбы на берег выползли? Энергии, сука, не хватало! Мозг при усиленной работе (например, при подготовке к экзамену по гидродинамике, я уж не говорю про сопромат) потребляет до 25% енергии, вырабатываемой организмом студента. Дельфины, вот - вернулись в океан, но и они решили, шо жаберное дыхание - отстой!

Изменено 14 Марта, 2016 в 17:37 пользователем yatcheh

[Вадим Вергун]

В школе впечатлил опыт по растворению углекислого газа в воде.

Пробирка с углекислым газом вносится в воду и очень быстро  заполняется водой.

Типичный опыт с аммиаком. С углекислым газом такого и подавно не будет. Кроме того в воде углекислого газа и так растворено не малое количество, что еще более затрудняет ваш замысел. Самый лучший вариант - смесь озонида калия и перекиси натрия. А еще лучше электролиз вести и прямо тем гремучим газом дышать... только искры страшно.

[Любитель_]

фишка как раз в том, что растворимость

углекислого газа в воде (около 2 г/л) (с) Отправлено 12 Март 2016 - 13:44)  2000 мг/л

кислорода 15 мг/л

т.е. разница в 2 порядка.

Даже более того -

 в воде уже растворено (из атмосферы) больше кислорода, чем его можно  растворить из выдоха (приблизительно парциальное в атмосфере 21, в выхохе 17).

т.е. кислород из выдоха ну никак не пойдёт в воду.

имхо

 

Потерей кислорода можно пренебречь. Но вы представьте себе скорость обмена 40 литров в минуту. Это - хороший водомёт для подводного плавания . Нет никаких проблем для создания такого аппарата. Единственное, шо помимо баллонов с воздухом такому акванавту понадобится ещё и аккумулятор, насос и поглотительная система.

Ваша ссылка на "10 метров в минуту" и "поперечное сечение аквалангиста" не выдерживает никакой критики, ибо эта активность обеспечивает только перемещение тела в относительно ламинарных условиях обтекания с минимальными затратами энергии. А поглотительная система потребует сильно турбулентного потока с высоким гидродинамическим сопротивлением. Это на порядок, если не больше, увеличивает энергозатраты. Без аккумулятора за спиной не обойдёссе!

 

Почему, вы думаете, рыбы на берег выползли? Энергии, сука, не хватало! Мозг при усиленной работе (например, при подготовке к экзамену по гидродинамике, я уж не говорю про сопромат) потребляет до 25% енергии, вырабатываемой организмом студента. Дельфины, вот - вернулись в океан, но и они решили, шо жаберное дыхание - отстой!

Да, я представляю себе скорость объмена 40 литров в минуту. Ни Ниагара в маштабах операционной деятельности человека. А вот  гидродинамическое сопротивление устройства обеспечивающего вымывание углекислоты  это конечно вопрос изначальный. Я ПРЕДПОЛОЖИЛ, что при такой огромной растворимости СО2 это сопротивление будет не очень большим. ПОставил вопрос. Тем, кто вседущ и сможет дать ответ. А чисто эмоциональное  "не выдерживает никакой критики"  не дает никакого конструктива...

 

Открою Вам маленький секрет. легкие это очень-очень  большие жабры. Они тоже потребляют кислород (и выделяют СО2) в ......воду

Почему те кто приобретя легкие потом вернулись жить в воду не вернулись  к жабрам?. Ответ прост. Теплоемкость воды высока чрезмерно. Лёгкие энергетически выгоднее в конце концов.

Типичный опыт с аммиаком. С углекислым газом такого и подавно не будет. Кроме того в воде углекислого газа и так растворено не малое количество, что еще более затрудняет ваш замысел. Самый лучший вариант - смесь озонида калия и перекиси натрия. А еще лучше электролиз вести и прямо тем гремучим газом дышать... только искры страшно.

Давно я  школе учился. наверное спутал.

Зачем гремучим газом? водоров в воду выбрасывать. Кислород в дыхательную маску. Азот там есть для снижения концентрации. Углекислый газ вот удалять надо. Вариант со специальными поглотителями понятен. Более того широко и повсеместно используется. И не очень то он и велик. Даже наоборот МАЛ. Что есть очень хорошо! НО есть у этого варианта один небольшой но принципиальный недостаток. Элемент этот есть это плохо. И поглотитель надо регенирировать/производить это истьчо хуже.