Kan man ånde under vandet?
Spørg Scientariet
Nu kan du også udfordre dine venner med ekspert-spørgsmål fra Scientariet i Ingeniørens Facebook-quiz "Så ka' du lære det!".
Klik for at deltage i quizzen og test dine venner.
Læs mere om
Dokumentation
Henrik Haastrup vil gerne vide, om det en dag bliver muligt at trække ilt ud af vand:
"Mennesker kan jo som bekendt ikke trække vejret under vand uden at bringe luft med sig. Fisk derimod kan trække ilt ud af vandet ved hjælp af deres gæller. Det ville være særdeles praktisk, hvis vi kunne opfinde noget, som kunne efterligne fiskenes metode til at trække ilt ud af vand.
Jeg har aldrig eller set eller hørt nogen omtale omkring en sådan teknologi. Findes det? Er der nogen som forsker i dette?"
Svaret kommer fra lektor i marinbiologi og fiskefysiologi ved KUs Marinbiologiske Laboratorium i Helsingør, John Fleng Steffensen:
"Under normale betingelser er det korrekt, at mennesket ikke kan trække vejret under vand. En af årsagerne er, at vand kun indeholder en brøkdel af de ca. 210 ml ilt, der findes i en liter luft – mere præcist kun mellem 5 og 10 ml per liter vand ved de temperaturer og saltholdigheder, vandåndere normalt lever ved. Hvad så hvis man øger iltindholdet i vandet? Ved at gennemboble vand med ren ilt under 8 atm tryk kan man øge iltkoncentrationen til omkring 200 ml ilt per liter ved 37 °C – samme koncentration som i luft.
Et andet problem med at ånde vand er, at det bør være af samme saltholdighed som blodets plasma, hvilket er omkring en tredjedel af saltvand. Hvis der kommer ferskvand i lungerne vil det medføre hurtig osmotisk transport af vand til blodet i lungerne, som vil føre til hæmolyse af de røde blodlegemer og voldsomt tab af salte. Ved drukneulykker i ferskvand er det ofte denne effekt af det inhalerede vand, der medfører døden. Genoplivning er af samme årsag normalt mere succesrig ved drukneulykker i saltvand end i ferskvand.
Der er faktisk udført forsøg med at holde luftåndere som mus og hunde neddykket i vand med meget høj iltkoncentration, og dyrene overlevede i adskillige timer. I et andet forsøg udsatte man først mus for højt tryk med ilt, for derefter at tvinge den ned under overfalden. Musens første reaktion var naturligt nok at komme op til overfladen, men da det ikke var muligt, begyndte den at ånde det ilt-overmættede saltvand, og undgik derved at drukne.
Endnu et problem med at ånde vand er, at det er meget mere viskøst (trægt) end luft – omkring 50 gange – og har meget større massefylde. Dette medfører, at arbejdet ved at ånde vand er meget større end ved at ånde luft. Her har fiskene en fordel i forhold til os, idet de ved åndingen pumper vandet i en mere ensrettet og næsten kontinuert vandstrøm fra munden og ud af gællelåget, samtidig med at blodet pumpes i modsat retning i de sekundære lameller i gællerne.
Fisken skal altså ikke reverse flowet som vi mennesker. Samtidig er gasudvekslingen hos fiskene meget mere effektiv end hos os, idet den foregår efter modstrømsprincippet. Vi mennesker udnytter normalt kun omkring 25 % af den ilt vi indånder, mens fisk normalt udnytter mindst 50 % men helt op til mere end 95 %, hvis der er tale om en karpe i iltfattigt vand.
Men der er flere problemer forbundet ved at skulle ånde ilt-overmættet vand – udskillelsen af kuldioxid. Mennesket har normalt et partialtryk af kuldioxid i blodet på omkring 40 – 42 mmHg, men ved ånding af ilt-overmættet vand vil dette niveau øges mange gange, hvis ikke ventilationsvolumenet samtidigt øges væsentligt. Mens ilt og kuldioxid har samme opløselighed i luft, er kuldioxids opløselighed i vand ca. 30 gange større end ilts. Fisk under normale omstændigheder har derfor et partialtryk af kuldioxid på kun omkring 1 – 3 mmHg.
Mennesker kan dog ånde andet end luft, nemlig forskellige syntetiske væsker som for eksempel perflurocarboner (PFC). Det bedst kendte produkt er perflubron, som kendes under handelsnavnet LiquiVent. Ved normalt tryk er ilt og kuldioxid henholdsvis 16 og 3 gange mere opløseligt i PFC’ere end i vand. LiquiVent bruges medicinsk til behandling af forskellige lungesygdomme. PFC’ere bruges også i forbindelse med kunstigt blod.
At mennesket kan ånde væske i stedet for luft kan være en fordel under forskellige omstændigheder. Med brug af gasser – luft, helium, Nitrox, osv. - kan man normalt ikke dykke dybere end omkring 100 meter på grund af forskellige problemer - enten på grund af nitrogen i lungerne, der i kombination med det store tryk opløses i blodet og kan medføre dykkersyge, eller på grund af en narkotisk effekt. Hvis man benytter PFC-væske, og udelader nitrogen, undgår man gas til blod interfasen, og problemerne med dykkersyge. Det menes teoretisk muligt at dykke ned til omkring 900 meters dybde med PFC, men teknikken er endnu ikke helt færdigudviklet.
Og tilbage til det oprindelige spørgsmål – kan man bruge samme metode som fisk? Der er faktisk en israelsk opfindelse kaldet 'Like-A-Fish', der ved hjælp af en batteridrevet centrifuge kan separere ilt fra vand og overføre det til en fleksibel pose, som man kan ånde fra - http://www.likeafish.biz/. Sammenlignet med at dykke med traditionelle flasker er den primære fordel, at man ikke har trykflasker, der ændrer masse i løbet af et dyk.
Omvendt skal man dog medbringe et kraftigt batteri, og opfindelsen må stadig betegnes som værende på prototypestadiet http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4665624.stm. På længere sigt kan metoden dog være interessant for ubåde og undervandsobservatorier, hvor man ønsker at opholde sig under vandet i lang tid, og normalt ikke mangler energi. Moderne ubåde benytter sig traditionelt af at spalte vand til brint og ilt ved elektrolyse – en proces der både kræver meget plads og energi."
Utætheder skyldes uvidenhed og byggesjusk
Er mørkt stof en negativ tyngdekraft?
