Задача на засыпку про урановые жабры

Сообщение

Vaga · Добавлено: 21-07-2015 14:03

Задача на засыпку , давайте посчитаем
Дайвер Федя сконструировал "жабры для дайвинга", принцип работы которых заключается в ядерной реакции расщипления молекулы воды на водород и Кислород . Учитывая что Кислород в растворённом виде поступает к нему непосредственно в кровь, а потребление воздуха у него составляет 20 л/м, надо вычислить сколько энергии ему потребуется для его аппарата.
Если не достаточно данных, добавьте что не хватает. Просто интересно
Всем спасибо

AnthonU · Добавлено: 21-07-2015 14:11

Vaga писал(а):сколько энергии ему потребуется

Столько же, сколько для сожжения
Удельная теплота сгорания веществ в воздухе
Теплота сгорания для водорода 120,9 МДж/кг
Вода есть H2O
Далее считаем сами.
Но, плюс/минус, для производства батарейки, в любом случае, без дедушки Сахарова не обойтись.

hunter_35 · Добавлено: 21-07-2015 14:34

Vaga писал(а): Дайвер Федя сконструировал "жабры для дайвинга", принцип работы которых заключается в ядерной реакции расщИпления молекулы воды на водород и Кислород .

Вот это в избранное. Адназначна!

Vaga писал(а): Учитывая что Кислород в растворённом виде поступает к нему непосредственно в кровь,

Три вопроса.

1. В чем растворен кислород. Ну тот, который в кровь поступает.

2. Каким образом этот раствор в кровь вводится?
3. Как будете с физиологией бороться. (Ну там легкие куда денете, CO2 как из крови выводить будете?)

ДмитрийХ · Добавлено: 21-07-2015 14:41

Ни кого не хочу обидеть, просто вспомнилось

Учительница Мария Ивановна решила внедрить инновационный метод и придумала детям задачу. Внимание вводная.
- Дети условие задачи такие. Один крокодил длиной 2 метра летел со скоростью 6 км в час. Другой длиной в 3 метра летел со скоростью 5 км в час. Третий длиной в 1 метр лежал на песке и грелся. Внимание вопрос : сколько мне лет дети? "
- Вундеркинды, вспоминая теорию Эйнштейна потянулись за калькуляторами и погрузились в подсчеты. Вовочка тянет руку.
- Вовочка. Ты что, уже решил.
- Да Марья Ивановна!
- Ну и сколько мне лет?
- Вам двадцать четыре года Марья Ивановна.
-Ва! А как ты догадался?
- Да, очень просто, Марья Ивановна. Дело в том, что Папа называет меня полудурком. А мне Марья Ивановна уже 12 лет... .

Max · Добавлено: 21-07-2015 15:24

Vaga писал(а): "жабры для дайвинга", принцип работы которых заключается в ядерной реакции расщипления молекулы воды на водород и Кислород

Тема сегодняшнего сочинения: "Специфика использования свинцовых трусов в условиях соленой воды"

Артем · Добавлено: 21-07-2015 15:59

Max писал(а):Тема сегодняшнего сочинения: "Специфика использования свинцовых трусов в условиях соленой воды"

- .. а чего пальцев на ногах нет ?
- Та-а, резинка один раз лопнула.

Tigr · Добавлено: 21-07-2015 16:14

hunter_35 писал(а):
Vaga писал(а): Дайвер Федя сконструировал "жабры для дайвинга", принцип работы которых заключается в ядерной реакции расщИпления молекулы воды на водород и Кислород .
Вот это в избранное. Адназначна!

Vaga писал(а): Учитывая что Кислород в растворённом виде поступает к нему непосредственно в кровь,
Три вопроса.

1. В чем растворен кислород. Ну тот, который в кровь поступает.
2. Каким образом этот раствор в кровь вводится?
3. Как будете с физиологией бороться. (Ну там легкие куда денете, CO2 как из крови выводить будете?)

Могу ответить на вопросы 1 и 3
1. Ясень пень, кислород растворен в водороде, так как водорода всяко больше, чем кислорода
3. В данном случае СО2 не образуется. Ведь формула исходного вещества Н2О. Откуда прикажете взять углерод?

gasul · Добавлено: 21-07-2015 16:17

Vaga писал(а):в ядерной реакции расщипления молекулы воды на водород и Кислород .

Я как-то думал, что вода распадается на кислород и водород в результате химической реакции.
А в результате ядерной реакции - расщепляются уже непосредственно атомы.
Или что-то в мире поменялось?

Валерий Мухин · Добавлено: 21-07-2015 17:09

Vaga писал(а):Задача на засыпку , давайте посчитаем
Дайвер Федя сконструировал "жабры для дайвинга", принцип работы которых заключается в ядерной реакции расщипления молекулы воды на водород и Кислород.

Будем считать, что речь идет о ядерном источнике электропитания, который обеспечивает электролиз воды.

Vaga писал(а):Учитывая что Кислород в растворённом виде поступает к нему непосредственно в кровь

Непосредственно в кровь не получится.
Надо либо замещать кровь кислородонесущим жидкостями (типа перфторана), что не полезно, либо пришивать к дайверу обменники типа жабр, к которым уже подключать механические устройства с кислородонесущим жидкостями.
Вообще человек устроен так, что его оболочка не должна иметь разрывов. Неправильно делать дырку в оболочке (кожа, слизистые) и выводить через ней трубки. У человека есть свой газообменник (легкие), но он настроен для работы с газами. С жидкостями легкие работаю плохо.

Vaga писал(а):а потребление воздуха у него составляет 20 л/м

Это не потребление воздуха. Это легочная вентиляция. К потреблению кислорода имеет косвенное отношение (через эффективность газообмена легких). Реальное потребление дайвером кислорода 0,6-1 л/мин (без тяжелой нагрузки).

Vaga писал(а): , надо вычислить сколько энергии ему потребуется для его аппарата.
Если не достаточно данных, добавьте что не хватает. Просто интересно
Всем спасибо

Из одного литра воды можно получить 1300 литров водорода и 605 литров кислорода.
Затраты электроэнергии на получение 1000 литров водорода сейчас составляют 4 кВт*ч.
Дайверу на час нужно 60 литров.

Значит дайверу нужно 0,516 кВт*ч.

gasul · Добавлено: 21-07-2015 17:48

Валерий Мухин писал(а): Будем считать, что речь идет о

плавании без ласт в снаряжении - то сколько будет потреблять?

AnthonU · Добавлено: 21-07-2015 20:55

Валерий Мухин писал(а): Реальное потребление дайвером кислорода 0,6-1 л/мин (без тяжелой нагрузки).

Не может солдат съесть два мешка брюквы (с)

Валерий Мухин · Добавлено: 21-07-2015 21:22

AnthonU писал(а):
Валерий Мухин писал(а): Реальное потребление дайвером кислорода 0,6-1 л/мин (без тяжелой нагрузки).

Не может солдат съесть два мешка брюквы (с)

В смысле?

AnthonU · Добавлено: 21-07-2015 21:28

Валерий Мухин писал(а): В смысле?

Там, где правят бал удельные характеристики (относительное потребление кислорода, выраженное в миллилитрах в минуту на килограмм массы тела), ориентироваться можно на следующие цифры (приблизительно, поскольку результаты зависят от методики тестирования):

> 80 мл/кг мин - мировая элита (призеры) в лыжных гонках, велоспорте, легкой атлетике, гребле
70-80 мл/кг мин - уровень национальных сборных в циклических видах спорта,
60-70 мл/кг мин - высокий уровень для игровых видов спорта и единоборств,
50-60 мл/кг мин - спортсмены-любители (циклики), молодые спортсмены,
45-50 мл/кг мин - сильные физкультурники,
35-40 мл/кг мин - мужчины среднего возраста.

Валерий Мухин · Добавлено: 21-07-2015 21:59

AnthonU писал(а):
Валерий Мухин писал(а): В смысле?
Там, где правят бал удельные характеристики (относительное потребление кислорода, выраженное в миллилитрах в минуту на килограмм массы тела), ориентироваться можно на следующие цифры (приблизительно, поскольку результаты зависят от методики тестирования):

> 80 мл/кг мин - мировая элита (призеры) в лыжных гонках, велоспорте, легкой атлетике, гребле
70-80 мл/кг мин - уровень национальных сборных в циклических видах спорта,
60-70 мл/кг мин - высокий уровень для игровых видов спорта и единоборств,
50-60 мл/кг мин - спортсмены-любители (циклики), молодые спортсмены,
45-50 мл/кг мин - сильные физкультурники,
35-40 мл/кг мин - мужчины среднего возраста.

На это можно даже не ориентироваться - мы же про дайверов говорим, а не про лыжников.
Вопрос потребления кислорода дайверами хорошо проработан на ребризерах.
Стандартная величина подачи кислорода крутиться вокруг 0.8 л/мин. В aSCR с запасом закладывают 2 л/мин, но в реальности больше 1.5 в ребризере трудно представить.

AnthonU · Добавлено: 21-07-2015 22:04

Валера!
Вентиляция и потребеление вещи суть разные.
Вспомни ЕФР. Какой поток в маску подаем?
Это не значит, что пациент это все съест.
Но, если дуть меньше, однозначно подохнет, мерзавец.

Валерий Мухин · Добавлено: 21-07-2015 22:13

AnthonU писал(а): Вентиляция и потребеление вещи суть разные.

Они конечно разные, но при определенном напряге их можно условно пересчитать одно в другое.
Например, ТЗ на дыхательную аппаратуру очень любят писать с вентиляцией, а расчеты делать приходится с потреблением.

AnthonU · Добавлено: 21-07-2015 22:14

Ну, жизнь, она по определению трудная

Vaga · Добавлено: 22-07-2015 00:08

gasul писал(а):Я как-то думал, что вода распадается на кислород и водород в результате химической реакции

С химической все просто, но где ему лабораторию не за спиной же вместо баллона таскать?!
Поэтому в нас мини ядерный реактор и реакция именно ядерная.

Max писал(а):Специфика использования свинцовых трусов в условиях соленой воды

Про дайвера Васю с палладиевым поясом который погружался в ртути задача была в том году...

hunter_35 писал(а):Три вопроса

Вы по существу уточняйте. Кислород вводится нано роботами которые у него во рту в загубнике, неужели это не понятно?
---
Хоть один ответ по существу

Валерий Мухин писал(а):Будем считать, что речь идет о ядерном источнике электропитания, который обеспечивает электролиз воды

Валерий, по-моему, это слишком сложно, тогда действительно проще химический электролиз установить как Gasul предложил. Я изначально предполагал действительно небольшой ядерный реактор "черная коробка".

Непосредственно в кровь не получится

Давайте предположим, что ему удалось вырастить некие генно-модифицированные псевдожабры? Ну это те, которые сами не могут добывать кислород Из воды, но вот из нашего устройства его нормально усваивают?

Реальное потребление дайвером кислорода 0,6-1 л/мин (без тяжелой нагрузки).

Ну в принципе да, тут полностью согласен, извините, перепутал с газообменом.

Значит дайверу нужно 0,516 кВт*ч

Это очень малое значение и вероятно ему даже ядерная установка в конфигурации БМ не потребуется.

Не может солдат съесть два мешка брюквы

Да это анекдот такой был:
Разговаривают два генерала, наш и американский.
Наш генерал:
— Российский солдат имеет трехразовое питание, и в результате получает 2.000 Ккал в день.
Американский генерал:
— А наш солдат получает 4.000 Ккал в день!
Наш генерал:
— Врешь, американская морда, не может солдат съесть два мешка брюквы!!
---
Может условие подправим чтобы красиво все было?
Ну и соответственно решение нужно найти: сколько урана необходимо зарядить в ранцевый дайверский портативный ядерный реактор чтобы дайвер мог находиться под водой ну скажем сутки на глубине 30 м? Ну как вариант месяц. Предположим что для питания он проплывает на секретную научную базу расположенную на глубине также 30 м где есть сосочки с питательной жидкостью . Хотя конечно энергии выше очень мало потребляется там 3 гр получится

BKC · Добавлено: 22-07-2015 00:35

Валерий Мухин писал(а):Непосредственно в кровь не получится.
Надо либо замещать кровь...

Не надо ничего замещать - будьте проще. Пусть просто дышит образующейся газовой смесью - "Hydrox-33" ("хайдрокс-33").

Валерий Мухин писал(а):Из одного литра воды можно получить 1300 литров водорода и 605 литров кислорода.

Мне очень неудобно

но нельзя ли с этого места подробнее?
Это как это, инженер-инструктор Мухин?

UPDATE: Или эти 605 литров из 650 получились нажатием кнопочки? (Тогда уж, скорее, 620 литров.)

Валерий Мухин · Добавлено: 22-07-2015 01:56

BKC писал(а):Не надо ничего замещать - будьте проще. Пусть просто дышит образующейся газовой смесью - "Hydrox-33" ("хайдрокс-33").

По условиям задачи человек не соприкасается с газовой средой.

BKC писал(а):Мне очень неудобно но нельзя ли с этого места подробнее?
Это как это, инженер-инструктор Мухин?

Ну я, естественно, не стал утруждать себя подсчетом молей. Как и не стал рассчитывать сколько электроэнергии потребуется для электролиза. Я просто набрал в Яндексе нужные вопросы. Посмотрел ответы и сделал пересчет. Для первой прикидки - ок.
Вот если выделят деньги, на проектирование и изготовление такого аппарата, вот тогда я все проверю, причем не только сам, но найму химиков. А потом сделаю опытный образец и все на нем промоделирую. А просто так - и Яндекс сойдет.