Physik der Atmosphäre

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

In 100km Höhe hat die Atmosphäre eine Temperatur von ca. 1000°C. Trotzdem wäre ein Mensch in dieser Höhe nicht gefährdet, wenn er einen Druckanzug und Sauerstoffmaske trägt. Geben Sie eine Begründung für diese Behauptung.

Also meine Vermutung wäre, dass man die Sauerstoffmaske benötigt, weil die Luft in 100km Höhe so dünn ist, und kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, der für unsere Atmung ausreichend ist. Zudem brauch man den Druckanzug um überhaupt atmen zu können. Da der

und

Transport von Alveole und Kapilare den Druck benötigt um diffundieren zu können. Aber wieso verbrennt man dann nicht einfach bei 1000 °C???

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Wie dünn ist denn die Luft in dieser Höhe?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Gute Frage.... ist das schon Weltraum? Ich würde mal behaupten, dass dort oben gar kein Sauerstoff mehr ist, also extrem ganz dünne Luft.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Wenn da oben gar keine Luft wäre, dann hätte die Luft da oben ja auch keine Temperatur; ein bisschen konkreter muss man da wohl schon werden, um sagen zu können, welche Auswirkungen die 1000°C haben. Gefragt ist: Warum ist ein Mensch da oben nicht gefährdet? Wieso wird er da nicht gegrillt?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Hmmm könnte es vielleicht etwas mit den Druckunterschieden zu tun haben?
Zwischen dem Druckanzug und dem Druck der bei 100 km Höhe herrscht?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Thermosphäre

In der Thermosphäre (85 - 500 km) lassen sich wegen der geringen Teilchendichte praktisch keine Temperaturen sondern nur Strahlungsenergien bestimmen.

Ok, das hab ich jetzt im Internet gefunden.... und Strahlungsenergie ist eine elektromagnetische Energie. Kann diese Energie dann nix verbrennen? Also es gibt da praktisch keine Teilchen, an der die Energie angreifen kann, damit man verbrennen könnte oder? Wieso brennt dann der Druckanzug nicht? grübelnd

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Überleg mal weiter: Damit etwas anfangen kann zu brennen, muss es ja erstmal warm werden.

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Also müsste es eigentlich in 110km Höhe ganz kalt sein, weil es für die Strahlungsenergie keine Angriffsfläche gibt, die sie erwärmen könnte.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Mal ganz langsam. Da ist Luft. Ganz heiß. Und ganz dünn.

Und ein Mensch.

Wie warm wird der Mensch?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Der Mensche müsste ja dann eignetlich 1000°C warm werden grübelnd

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Wie schnell erfolgt dieser Wärmetransport von der dünnen Luft zum Menschen?

Werden währenddessen andere Wärmetransportmechanismen wichtig?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Da die Teilchendichte so gering ist, erfolgt der Wärmetransport zum Menschen extrem langsam.

Andere Wärmetransportmechanismen kenne ich jetzt nicht grübelnd

Hmm aber hier habe ich noch etwas gefunden.

Die Übertragung von Wärme kann nur erfolgen, wenn zwischen den Systemen eine Temperaturdifferenz besteht.

Die besteht ja dann zwischen der Atmosphäre und dem Menschen

Wärme fließt selbstständig stets in Richtung der niederen Temperatur.

Naja merkt man ja selbst jeden Tag... aber das tifft ja alles auf den Menschen in 100 km Höhe zu.

Hammer

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

ok ^^ naja wie gesagt, bin noch etwas unwissend auf dem Gebiet Thermodynamik.

Aber wenn der Mensch jetzt über längere Zeit da oben wäre, würde er dann nicht verbrennen?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Also je höher man in die Atmosphäre kommt, desto weniger Teilchen gibt es in der Luft. Bei 100 km Höhe, gibt es nur noch ganz wenige. Diese können sich jedoch ganz schnell bewegen. Wenn man einen Thermometer da hinhalten würde, könnte es dann evenutell sein, dass ein Teilchen, dass sich z.B. mit 1000

bewegen würde, den Thermometer trifft und eine extrem hohe Temperatur angibt. Aber das wäre dann eben nur dieses eine Teilchen und sonst nix. Der Druckanzug den der Mensch tragen würde, besteht aus ganz vielen Molekülen, die die wenigen schnellen Molekülen aus der Atmosphäre einfach absorbieren, wenn diese auf den Anzug treffen und deshalb würde der Mensch nicht verbrennen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Du hast nun bereits richtig verstanden, dass die Luft den Menschen viel langsamer erwärmt, wenn sie viel dünner ist, weil dementsprechend seltener die heißen Luftmoleüle auf den Menschen treffen und dabei Wärmeenergie auf ihn übertragen.

Aber das heißt ja nur, dass diese Wärmeübertragung von der Luft auf den Menschen sehr langsam erfolgt. Wenn sonst nichts passiert, dann würde der Mensch trotzdem erhitzt, es würde nur ein bisschen länger dauern.

Damit ihm am Ende nicht doch zu warm wird, müsste gleichzeitig noch ein Abkühlmechanismus wirken, der dafür sorgt, dass der Mensch Wärmeenergie abgibt. Was könnte das sein?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

öhm.. ein hitzebeständiger Druckanzug ^^

Gibt der Mensch die Wärmeenergie dann auch nicht wieder ab?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Eben das ist meine Frage: Auf welchem Weg gibt dieser Mensch Wärmeenergie ab? Diesen Abkühlmechanismus sollst du in dieser Aufgabe suchen (falls nötig, durch Nachschlagen und Nachlesen kennenlernen) und verstehen, dass es ihn gibt und wie er funktioniert.

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Durch Konvektion wird die Wärme des erwärmten Druckanzuges abgeleitet, an etwas kälteres, wahrscheinlich die Luft, die kälter ist und anschließende oder noch mitwirkende Konduktion, durch Wind der die Wärme ableitet, bzw. wegweht.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Nun ist die Luft ja aber da oben viel wärmer als der Mensch, also kann die Konvektion nicht der gesuchte Mechanismus für den Wärmetransport beim Abkühlen sein.

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

*Verzweiflung*
Das einzigste was ich dann noch wüsste, wäre Diffusion. Dass durch die unterschiedlichen Drücke die Wärme irgendwie vom Mensch in die Atmosphäre diffundiert.

killerschlumpf · Anmeldungsdatum: 16.01.2007 Beiträge: 27

vielleicht kann man durch strahlung (infrarotstrahlung) die wärme wieder abgeben ... ansonsten hab ich auch keine ahnung und bin grad am verzweifeln -.-

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

killerschlumpf · Anmeldungsdatum: 16.01.2007 Beiträge: 27

also ist in dem fall die infrarotstrahlung richtig?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Da wäre ich in ein paar Jahren nicht draufgekommen Hammer

SgtYellowPepper · Anmeldungsdatum: 14.06.2007 Beiträge: 3

Habe zu eurem Problem auch etwas Interessantes bei Wikipedia gefunden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Raumanzug

Und zwar steht dort, für die, die nicht alles lesen wollen:

[...]mit abnehmenden Druck transportieren die Lungen bei einem Atemzug immer weniger Sauerstoff ins Blut.
[...]
Würde man sich also in diesen großen Höhen ohne Druckanzug aufhalten, würde das Blut in den Adern anfangen zu kochen, denn die Siedetemperatur von Wasser und anderen Flüssigkeiten nimmt deutlich ab. Kocht bei normalem Luftdruck auf Meereshöhe Wasser bei 100° Celsius, ist in etwa 19 km Höhe der Luftdruck so niedrig, dass der Siedepunkt des Wassers nur noch bei 37° Celsius liegt, der normalen menschlichen Körpertemperatur. Würde sich also ein Pilot nur mit einer Sauerstoffmaske versehen auf diese Höhen begeben,wäre er innerhalb weniger Sekunden wegen der verdampfenden Körperflüssigkeiten tot.

SgtYellowPepper · Anmeldungsdatum: 14.06.2007 Beiträge: 3

Ich verstehe das so:

Durch den Druckanzug funktioniert die Diffusion von Sauerstoff und CO2 weiterhin wie gewöhnlich und die Temperaturen sind innerhalb des Anzugs auch gewöhnlich. Da der Siedepunkt der Flüssigkeiten durch den "Normaldruck" nicht verringert wurde, kocht unser Blut nicht und daher leben wir weiter.

killerschlumpf · Anmeldungsdatum: 16.01.2007 Beiträge: 27

hmm glaube aber nicht wirklich, dass es in unsrer aufgabe darum ging, eher darum, warum wir nicht verbrennen ...

SgtYellowPepper · Anmeldungsdatum: 14.06.2007 Beiträge: 3

Naja gut, was ist denn wahrscheinlicher?

Bei einer Temperatur von 1000°C siedet entweder das Blut im Körper oder der Körper verbrennt.

Ich schätze mal, das Blut siedet zuerst.

Der Druckanzug erzeugt Überdruck und somit siedet das Blut nicht.
Vor einem Brand kann er nicht schützen, aber aus welchem Grund sollst du denn plötzlich ohne Fremdeinwirkung anfangen, zu brennen?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

ich denke, dass einfach beides für unsere Aufgabe relevant ist. Das mit dem Blut und dem Druck in den Alveolen und Kapilaren haben wir ja besprochen. Denke, dass einfach beides wichtig ist.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

SgtYellowPepper hat vollkommen recht, der Druckanzug ist in dieser Aufgabe einfach deshalb gegeben, damit wir uns in dieser Aufgabe keinen Kopf um das Problem machen müssen, dass der Mensch vor dem zu niedrigen Druck geschützt werden muss.

Und damit wir uns ganz der Frage widmen können, warum der Mensch nicht zu warm wird. (Das Schädliche an der Erwärmung wird dann in der Tat natürlich nicht erst ein Verbrennen sein, da würde es ihn ja sicher aus anderen Gründen schon längst vorher zu warm zum Überleben, wenn er sich denn wirklich stark erwärmen würde.)