Biofísica 2 Fluidos (20) 56. Gases y humedad

La composición del aire a nivel del mar, en gramos/litro, es la siguiente: nitrógeno: 0,975; oxígeno: 0,300; argón: 0,0167; CO2: 5,89 x 10^–4. 

Esta composición del aire atmosférico seco se mantiene constante y uniforme en los primeros 100 km s. n. m. (sobre el nivel del mar).

a)     Si la presión atmosférica a nivel del mar es normal, ¿cuál es la presión parcial de cada uno de estos gases, expresada en atmósferas?

 

Presión total a nivel del mar = 1 atm

 

Masas molares (según la Tabla Periódica)

 

elemento	Símbolo	Masa atómica (gr/mol)	Masa molar  (gr/mol)
nitrógeno	N2	14	2 * 14 = 28
oxígeno	O2	16	2 * 16 = 32
argón	Ar	40	40
dióxido de carbono	CO2	C=12 y O=16	12 + 2 * 16 = 44

 

Número de moles del elemento = Composición en gr/lt / masa molar

Fracción molar del elemento (χ) = número de moles del elemento / número de moles totales

Número de moles totales = suma del número de moles de todos los elementos

 

 

elemento	Composición (gr/lt)	Masa molar (gr/mol)	Composición (moles/lt)	Fracción molar (χ)
nitrógeno	0,975	28	0,0348	0,7803
oxígeno	0,300	32	0,0094	0,2101
argón	0,0167	40	0,00042	0,0094
dióxido de carbono	5,89 x 10-4	44	1,34 x 10-5	0,0003
Total			0,04463

 

Presión parcial del elemento = Presión total (1 atm) * fracción molar del elemento (χ)

 

elemento	Fracción molar	Presión Total (atm)	Presión parcial (atm)
nitrógeno	0,7803	1	0,7803
oxígeno	0,2101	1	0,2101
argón	0,0094	1	0,0094
dióxido de carbono	0,0003	1	0,0003
Total			1,0000

  

b) La presión atmosférica disminuye con la altura.

En el siguiente gráfico se muestra la relación entre la presión atmosférica y la altura. Observe que no es una relación lineal ya que la densidad y la gravedad no son constantes con la altura.

 

 

b.i) Observando el gráfico, indique cuánto vale aproximadamente la presión atmosférica a nivel del mar, a 4165 m s. n. m. (Olaroz Chico, en provincia de Jujuy, Argentina) y a 8848 m s. n. m. (cima del monte Everest, en la cordillera del Himalaya, Asia).

 

Presión atmosférica a nivel del mar = 100 kPa

Presión atmosférica Olaroz Chico = 60 kPa

Presión atmosférica Monte Everest = 30 kPa

 

b.ii) Teniendo en cuenta que la concentración del oxígeno (21%) en aire atmosférico se mantiene constante en los primeros 100 km s. n. m., calcule cuánto vale la presión parcial de oxígeno, en kPa, en los lugares indicados en el ítem anterior.

 

Presión parcial = Presión total * fracción molar (21%)

 

Lugar	Presión Total (kPa)	Presión parcial (kPa)
Nivel del mar	100	21
Olaroz Chico	60	12,6
Monte Everest	30	6,3

 

 b.iii) Sabiendo que, a nivel del mar, en un litro de aire atmosférico hay 0,3 gramos de oxígeno, calcule cuántos gramos de oxígeno hay en un litro de aire atmosférico en Olaroz Chico y en la cima del monte Everest.

 

Lugar	Presión Total (kPa)	Presión parcial (kPa)	.mO2/Litro
Nivel del mar	100	21	0,30 gr
Olaroz Chico	60	12,6	0,18 gr
Monte Everest	30	6,3	0,09 gr

 

0,3 gr / 21 kPa = x / 12,6 kPa à x = 0,3 gr 12,6 kPa / 21 kPa = 0,178 gr

0,3 gr / 21 kPa = x / 6,3 kPa à x = 0,3 gr 6,3 kPa / 21 kPa = 0,089 gr

 

 b.iv) Cuando se asciende, aparecen los efectos del “mal de altura” o “apunamiento”: cansancio extremo, mareos, dolor de cabeza, taquicardia, náuseas, e incluso edema pulmonar en los casos más graves. Justifique sus causas. ¿Por qué se aumenta la frecuencia respiratoria?

 

La reducción de la presión atmosférica disminuye la cantidad de molecular de O2 (ver b.iii). Para lograra la misma cantidad de oxigeno que a nivel del mar, la persona aumenta su frecuencia respiratoria.