Wiegen mit einatmen physikalisch
Hi Leute, ich soll ich Physik LK einen Vorttrag präsentieren, mit dem Thema: "Wird man leichter wenn man auf der Waage steht und tief einatmet?" Ich brauche dazu die physikalischen Hintergründe. Und wisst ihr eventuell einen Versuch, den ich vorführen kann? Ich bin übrigens 12. Klasse, also bitte keine Kindergarten-Rechnungen.
8 Antworten
Nein, man wird natürlich nicht leichter, sondern schwerer.
Der physikalische Hintergrund ist eigentlich banal, die allg. Gasgleichung sagt alles dazu.
Versuch: Wiege auf einer Präzisionswaage einen leeren Luftballon und danach den selben Ballon aufgeblasen.
Man darf aber den Auftrieb nicht vergessen. Was letzten Endes mehr ausmacht, hängt vom Innendruck des Luftballons gegenüber dem Atmosphärendruck ab, im Luftballon ist der Innendruck natürlich größer als 1Bar, der Ballon wird in der Tat schwerer, bei der Lunge denke ich aber, dass Innen- und Außendruck gleich groß sein müssen, denn das Atmen selbst ist ja meines Wissens nur ein passiver Vorgang aufgrund der Druckdifferenzen. Man korrigiere mich, wenn ich falsch liege.
Wenn man auf einer genauen Waage steht und mehrfach einatmet und ausatmet, dann wird man leichter bis zu einem Gleichgewichtszustand.
Beim Einatmen besitzt die Atemluft die Bedingungen der umgebenden Atmosphäre. Sauerstoff ist mit 21 V% vorhanden und die rel. Feuchte sei 50%. Die ausgeatmete Luft besitzt dann einen Sauerstoffgehalt von 15 V% und einem höheren Feuchteanteil. Der Sauerstoff wurde über die Lungenalveolen dem Blut zugeführt und entsprechend CO2 abgeführt. Weiterhin wird durch die Feuchte in der Lunge und den Atemwegen Feuchte aufgenommen und ausgeatmet.
Es gibt also den Prozess des Stoffaustausch O2 gegen CO2 und zusätzlich wird H2O abgeführt. Das führt zu einer Gewichtsabnahmen.
Es ist schwierig die notwendigen Waagen zu beschaffen, denn wenn ein Schüler bekleidet 65 kg wiegt und dann eine Differenz im mg Bereich wägen zu können, dann ist der Aufwand groß. Man könnte aber den Sauerstoffgehalt vor und nach dem Ausatmen messen, sowie auch die rel. Feuchte. Über das Molvolumen sind dann die Massen leicht bestimmbar.
Krass - ich versteh zwar nur die Hälfte, bin aber sehr beeindruckt.
Stimmt meine Antwort, die ich hier gegeben habe, trotzdem?
Falls man dabei bis zum Hals im Wasser steht: Ja.
Die Waage misst die Gravitation des Körpers, wobei der Luftdruck auf die Waage nicht dazugezählt wird (auch Luft hat ein Gewicht, ansonsten würde es sich komplett im Weltraum verlieren). Diese Luft wirkt auf die Wage nicht anders, wenn Du sie einatmest, als wenn Du sie draußen lässt, ähnlich wie wenn Du den Schlüsselbund in die Hosentasche tust oder nebendran auf die Waage legst. (Luft/Schlüssel drinnen, Luft/Schlüssel auf der Waage).
Also: Im luftleeren Raum würdest Du tatsächlich schwerer werden. In einem Raum, in welchem bereits Luft ist, ändert die Luft nichts, da der Nullwert die Luftgravitation berücksichtigt. Im Übrigen führt das Einatmen nur zur Veränderung des gewogenen Körpers. Jedoch ändert die horizontale Veränderung des Körpers nicht das Gewicht.
Du suchst dir die Gase raus, aus denen die Atemluft besteht. Dann deren Dichte, dann bestimmst du das Lungenvolumen beim vollen Einatmen, und dann weißt du, welches Gewicht dazu kommt ;-) Leichter wirst du nicht.
Diese Überlegung würde nur stimmen, wenn die Luft in der Lunge unter Umgebungsdruck stünde - was aber nicht der Fall ist.