Überleben in luftdichtem Zylinder mit Kerze

Treadmill · Anmeldungsdatum: 06.06.2017 Beiträge: 1

Meine Frage:
Ich habe unlängst in einem weitgehend luftdichten Tank mit der Beleuchtung durch Kerzen fotografiert. Der Tank ist zylindrisch, hat eine Länge von etwa 25m und einen Durchmesser von ca. 4m. Darin habe ich ca. 30 Teelichte angezündet. Während meiner Arbeit habe ich mich gefragt, wie lange es wohl dauert, bis der Sauerstoff auf ein lebensgefährliches Niveau abgesenkt ist und/oder das entstehende CO2 erstickend wirkt. Ein Beispiel aus dem Real Life, das ich gerne allgemein formulieren möchte.

Luft enthält ca. 21% Sauerstoff, ab 7% tritt Bewußtlosigkeit ein. Ich habe experimentell (5x) festgestellt, daß eine Kerze (Teelicht) in einem Gefäß, das genau 1175ml fasst, nach mindestens 35 Sekunden und höchstens 49 Sekunden erlischt. Leider habe ich keine Möglichkeit, zu messen, wann die Sauerstoffkonzentration 7% beträgt, aber unter der Annahme, daß die Verbrennung von Sauerstoff in der Luft nichtlinear erfolgt (Flamme wird ja kleiner), schätze ich vorsichtig, daß nach 10 Sekunden der Sauerstoffanteil bei einem Volumen von 1000ml von 21% auf 7% reduziert wird.

Durchmesser d = 4m
Länge l = 25m
Anzahl Kerzen n = 30
Zeit pro 1000ml bis 7% erreicht sind t_7 = 10 sec
Gewicht einer Kerze m_kerze = 13g
Zeit, bis der Luftsauerstoff nur noch 7% beträgt: t = ?
Volumen CO2, das während der Verbrennung entsteht: v_co2 = ?

Meine Ideen:
Demnach rechne ich wie folgt für die Dauer, bis es gefährlich in einem großen Zylinder wird, wie folgt:

Volumen v = (d/2)^2*l*pi
t = v * t_7 / n

CO2 ist schwerer als Luft, von daher ist die Frage, wie lange es dauert, bis sich zu viel CO2 am Boden eines solchen Zylinders (der Einfachheit halber: Rotationsachse des Zylinders senkrecht) sammelt. Angeblich entsteht bei der Verbrennung einer Kerze dreimal so viel CO2 wie die Kerze schwer ist, dh. bei m_kerze = 13g wären das 39g CO2 pro Kerze. 1g CO2 hat ein Volumen von 1,96l, dh. v_co2 = n * m_kerze * 3/1,96. CO2 ist schwerer als Luft, sammelt sich also am Boden des Zylinders und steht damit h = v_co2/((d/2)^2*pi) mm hoch im Raum.
In der Praxis würde also sehr wahrscheinlich bei mehreren Kerzen die am Boden zuerst erlöschen.

Soweit die Theorie... hab ich was vergessen? Der nächste Tank, in dem ich fotografiere (eigentlich ein Brunnen), hat 2m Durchmesser und ist 35m tief - allerdings oben offen - allerdings werden auch Kerzen CO2 erzeugen, das sich unten sammeln wird... In der Praxis ist die Gefahr durch vorhandenes CO2 oder CO höher als das der Kerzen, trotzdem hat mich die Frage beschäftigt...

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Wenn Kerzen brennen, gehen die Abgase wegen der Hitze nach oben. Und du bewegst dich im Raum, die Gase werden also umgewälzt bzw. vermischt.

Nun interessiert mich, ob CO2 Moleküle zwischen den anderen Gas-Molekülen der Luft tatsächlich nach unten fallen.

Bisher war mir bekannt, dass CO2 sich unten sammelt, wenn es unten entsteht (etwa im Gärtank) **und** wenn die Gase nicht vermischt werden.

Auwi · Anmeldungsdatum: 20.08.2014 Beiträge: 602

Nimm Abstand von der Straftat, die Du planst... Teufel