¿La cantidad de oxígeno en el aire realmente disminuye a medida que se asciende a mayores altitudes?

Para elevaciones inferiores a unos 100 km (como referencia, el pico del monte Everest está a unos 8,8 km sobre el nivel del mar), la concentración relativa de oxígeno en el aire es bastante constante en torno al 21 %.

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Es cierto que hay menos oxígeno (más específicamente, la presión parcial de oxígeno es menor) con el aumento de la altitud, y esto se debe simplemente a que hay menos gas en general.

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La razón por la que es difícil respirar en altitudes más altas es que la capacidad de los pulmones para oxigenar la sangre depende de la presión parcial de O$_2$en tus pulmones cuando respiras. A nivel del mar y en condiciones ordinarias, la presión parcial de O$_2$en tus pulmones es aproximadamente$21\% \times 100\ \mathrm{kPa} \approx 21\ \mathrm{kPa}$. Esto define lo normal, al menos en un sentido limitado. Si está respirando oxígeno puro, entonces podría tener un O$_2$presión parcial de$100\ \mathrm{kPa}$, que puede ayudar a compensar el daño a los pulmones (por ejemplo, por la cicatrización) que reduce su capacidad para oxigenar la sangre, aunque como señala el usuario Arsenal en un comentario, en circunstancias normales esto induciría hiperoxia, lo cual es una mala noticia .

Por otro lado, en la cima del monte Everest, la presión parcial en los pulmones se reduciría a aproximadamente$21\% \times 30\ \mathrm{kPa} \approx 6\ \mathrm{kPa}$- ni mucho menos lo suficientemente cerca como para mantenerse durante períodos prolongados, especialmente bajo un mayor estrés físico. Respirar oxígeno puro de un tanque aumenta este número más cerca de$30\ \mathrm{kPa}$, razón por la cual la mayoría de los escaladores llevan consigo su propio oxígeno.

Sin embargo, por encima de una altitud de 12 km (aproximadamente la altitud a la que vuelan los aviones comerciales) la presión cae por debajo de$20\ \mathrm{kPa}$, lo que significa que incluso respirar oxígeno puro no le dará la presión parcial normal requerida de O$_2$, y correrá el riesgo de hipoxia. Es por eso que los aviones que vuelan por encima de esta altitud cuentan con respiradores de presión positiva para los pilotos en caso de emergencia. En lugar de ser simplemente una mayor concentración de oxígeno, el gas en un respirador de presión positiva (como su nombre indica) se presuriza activamente por encima de la presión atmosférica ambiental para forzar la cantidad necesaria de oxígeno en los pulmones. Consulte, por ejemplo, la página 4 de este folleto de la FAA de EE. UU. y las reglamentaciones asociadas.

Bueno, ambos están relacionados. Con una presión más baja, las moléculas tienden a estar menos "empaquetadas" y, por lo tanto, cuando respira, inhala menos oxígeno. Por lo tanto, la dificultad para respirar en altitudes realmente altas.

La cantidad de oxígeno disminuye, pero no la concentración.

La confusión en la pregunta se basa en una vaga definición de "cantidad".

La mayor parte de la atmósfera por debajo de unos 100 km está bien mezclada (por el efecto que llamamos clima que asegura que la proporción relativa de gases en la atmósfera permanezca igual por mezcla turbulenta). Solo en la atmósfera superior enrarecida (10 veces más alta que el Everest) los efectos del clima desaparecen y la gravedad puede competir con la difusión causando cierta separación por la masa molecular del gas.

Pero lo que sí varía rápidamente con la altura sobre el nivel del mar es la densidad de la atmósfera. En la cima del Everest, la montaña más alta, la densidad del aire es solo alrededor de 1/3 del valor al nivel del mar. Entonces, solo hay alrededor de un tercio de cualquier componente en el aire. La proporción de oxígeno sigue siendo de alrededor del 21%, pero la cantidad de oxígeno es solo alrededor de 1/3 de la cantidad al nivel del mar.

Entonces surge cualquier confusión debido a la definición de "cantidad". Si te refieres a la proporción de oxígeno, es la misma que a nivel del mar; pero si te refieres a la cantidad absoluta de oxígeno, es solo ~30% del valor al nivel del mar. lo que importa para tu capacidad de respirar es la cantidad total de oxígeno por litro de aire, no la proporción de oxígeno en cada litro de aire.

Algunas personas se refieren a la "cantidad" como la proporción relativa, otras como la concentración total. De ahí la confusión.

El oxígeno disminuye (en términos de porcentaje). Ocurre debido a la densidad del oxígeno. A medida que aumentamos la altitud, los gases relativamente más pesados ​​permanecen abajo. La presión más baja rara vez causa dificultad para respirar. Puede causar hemorragias nasales o dolencias relacionadas con la presión arterial alta. Pero debido a la menor cantidad de oxígeno, necesitamos tomar más cantidad de aire, lo que se ve como dificultad para respirar .

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