¿Qué se debe hacer con el carbono cuando se usa magia para obtener oxígeno del dióxido de carbono?

No necesitas expulsar nada de carbono.

En realidad, hay un conjunto de reacciones y productos químicos no mágicos que pueden hacer exactamente lo que usted quiere, la parte mágica sería regenerar los productos químicos "de desecho" a la forma reactiva, manteniendo la temperatura estable (algunas reacciones son exotérmicas) y facilitando la reacción como un catalizador.

Para convertir el dióxido de carbono en oxígeno, puede usar una reacción de peróxido de litio, que produce carbonato de litio y oxígeno. El aire exhalado es aproximadamente un 5% de dióxido de carbono, con una caída similar en el contenido de oxígeno. Dado que la reacción del peróxido de litio es 2:1, esto puede permitirle respirar bajo el agua si proporciona la mitad del oxígeno, elimina el vapor de agua y las toxinas exhaladas y regula la presión con gas inerte como nitrógeno o helio.

La generación de gas nitrógeno se puede hacer en una partición separada mezclando amoníaco líquido con hidracina (usando un catalizador mágico), no se necesita mucho ya que solo está allí para reponer pequeñas cantidades de impurezas eliminadas para equilibrar la presión y el volumen de aire. Esto produce nitrógeno puro y gas hidrógeno, el hidrógeno se expulsa externamente al agua o se almacena para producir agua pura a partir del aire más tarde.

Para el intercambio de gases, necesitaría convertir aproximadamente 20 ml de dióxido de carbono por respiración en oxígeno a presión de aire estándar, a 2 kg por metro cúbico, es decir, alrededor de 40 mg de dióxido de carbono, lo que requiere la utilización total de 32 mg de peróxido de litio. Si almacena, digamos, 80 gramos en la máscara (aproximadamente el peso de un cartucho de respirador), eso le da 2500 respiraciones o 2 horas con un esfuerzo normal. Si está nadando o corriendo, tendría mucho menos, tal vez solo 30 minutos, suponiendo que no se produzca una autorregeneración mágica mientras respira. También necesita suficiente material y área de superficie para una reacción completa, pero esto no debería ser un problema con las tasas de utilización dadas.

En otros entornos, donde la máscara filtra partículas y toxinas, estaría más interesado en deshacerse del monóxido de carbono del humo. Esto se hace agregando oxígeno para producir dióxido de carbono, a niveles que no son tóxicos o que podrían eliminarse por reacción.

En ambientes con poco oxígeno o bajo el agua donde lo necesite, el clorato de sodio puede descomponerse en sal y liberar gas de oxígeno puro en el proceso. En general, esta es una reacción a muy alta temperatura, se necesitaría magia para mantenerla segura en una máscara. 160 g de clorato producen suficiente oxígeno para alrededor de 1 hora de respiración normal en un ambiente sin aire, o 2 horas cuando se combina con la conversión de CO2. La magia podría usarse para regenerar la sal en clorato con una fuente de agua o oxígeno fresco más tarde, o simplemente podría reemplazarse con clorato nuevo si la sal es impermeable a la magia en su mundo. Puedes hacerlo con electricidad y agua salada caliente.

Diseñando una máscara

Debido a las diferentes funciones de filtración, eliminación de desechos y generación de oxígeno, la máscara debería colocarse en capas y dividirse. La capa externa (filtración) y la capa interna (conversión) deberían separarse si es necesario, y una cámara de aire en el medio para respirar.

Bajo el agua, la capa exterior está aislada del exterior, que ahora es agua. La válvula de exhalación se cierra y el generador de gas nitrógeno ocupa su lugar. La capa de conversión de CO2 es simplemente polvo en un medio filtrante por el que pasa el aire exhalado; normalmente saldría de la válvula de exhalación, pero ahora bajo el agua atraviesa el filtro y entra en la vejiga de aire en expansión, convirtiendo el CO2 en O2 a medida que pasa dos veces. .

Luego, la capa externa se dirige de regreso a la capa interna antes de la vejiga, para eliminar lentamente las toxinas y el vapor de agua de la respiración. El generador de oxígeno sería el más cercano a la boca y funcionaría con un mecanismo de retroalimentación, si el O2 es bajo, produce más. El generador de O2 también debe estar conectado a la capa exterior para convertir el monóxido de carbono en dióxido.

Los componentes mágicos deben mantener la máscara en tamaño y forma similares a una máscara de respirador de cartucho de media cara estándar como una serie 7500 de 3M con un poco más de volumen donde se unirían los cartuchos y una cámara de aire que se expande por el costado o la parte inferior como una rana. graznando Según la cantidad de magia que desee, la cámara de aire, la válvula de exhalación y las válvulas separadoras pueden reemplazarse con escudos de fuerza, lo que reduce aún más el tamaño y el peso de la máscara. El peso del reactivo sería de alrededor de 240 g en polvo y quizás 50 en líquido. Eliminar CO2 aumenta el peso, pero hacer oxígeno reduce el peso, por lo que el peso de la máscara variará un poco con el uso, pero no mucho. El amoníaco y la hidracina pueden suministrarse en ampollas pequeñas con tapones de goma, que se reemplazan fácilmente cuando se gastan.

Químicamente, todas las reacciones se realizan sin violar las leyes de la termodinámica o utilizando fusión fría o alquimia. Incluso podrían regenerarse sin magia en absoluto, agregando nuevos reactivos a mano, y los componentes mágicos solo actuarían para catalizar y regular las reacciones. Sería ideal una regeneración mágica de peróxido de litio a la velocidad que se usaría al respirar aire normal (1 g por hora) o más. De esa manera, no necesita cambiar manualmente el polvo, y agrega un punto de trama si lo ha usado bajo el agua y ahora necesita que se regenere. Eso es 80 horas sin uso de máscara para una regeneración completa si se agota por completo, el uso de máscara detendría la generación pero aún podría eliminar el monóxido de carbono.

El filtro exterior de toxinas tendría el mismo diseño que los que se usan hoy en día, carbón activado combinado con reactivos y tratamientos químicos, y un medio de bloqueo de partículas, algo así como celulosa o rayón. Podría mejorarse mágicamente para limpiarse continuamente o durar más que un filtro no mágico.

La máscara en sí, más los reactivos, los componentes mágicos y el filtro externo pesarían entre 1,5 y 2,5 libras, dependiendo del material de la máscara. Supongo que no tiene plásticos, por lo que probablemente cuero y metales refinados como aluminio o titanio, tal vez unidos con seda de araña.

Use el carbón para agregar carbón activado nuevo al filtro de la máscara. Aunque es ineficaz contra los gases tóxicos, el carbón activo es bueno para capturar otros contaminantes.

El carbón activado, también llamado carbón activado, es una forma de carbón procesado para tener poros pequeños de bajo volumen que aumentan el área de superficie disponible para adsorción o reacciones químicas. A veces, activado se sustituye por activo.

Debido a su alto grado de microporosidad, un gramo de carbón activado tiene un área de superficie superior a 3000 m2 (32 000 pies cuadrados) según lo determinado por adsorción de gas.

Los filtros con carbón activado generalmente se usan en la purificación de aire comprimido y gas para eliminar los vapores de aceite, el olor y otros hidrocarburos del aire. Los diseños más comunes utilizan un principio de filtración de 1 o 2 etapas en el que el carbón activado está incrustado dentro del medio filtrante.

Los filtros de carbón activado se utilizan para retener los gases radiactivos dentro del aire aspirado del condensador de la turbina de un reactor nuclear de agua en ebullición. Los grandes lechos de carbón absorben estos gases y los retienen mientras se descomponen rápidamente en especies sólidas no radiactivas. Los sólidos quedan atrapados en las partículas de carbón, mientras que el aire filtrado pasa a través de ellas.

Honestamente, solo lo lanzaría como carbón elemental o negro de carbón. Creo que sería una imagen increíble si cada exhalación saliera como una bocanada de humo u hollín.

Está exhalando 2 moléculas que contienen agua: CO2 y H2O. Usa ambos.

Nuestro metabolismo: CHO + O2 -> CO2 + H2O

CHO aquí es carbohidrato; alimento.

Las plantas funcionan al revés: CO2 + H2O + luz -> CHO + O2.

Si te estás poniendo bioquímico, ve hasta el final. El uso de ambos gases que exhala le proporciona más oxígeno y también produce una gran cantidad de hidrógeno. Al carbono le gusta el hidrógeno: póngalos juntos sin oxígeno y tendrá metano.

Así: su máquina mágica produce metano. En tierra, podría encenderlo y tener una llama en la parte superior de su cabeza, lo que es una buena apariencia para un usuario de magia.

El uso de H2O como fuente de O2 puede resultar útil bajo el agua, donde hay abundante H2O. Su máquina podría entonces producir un exceso de hidrógeno que burbujearía.

Como efecto secundario, su máscara produce diamantes, alrededor de 1 quilate por minuto.

3 horas de uso dan como resultado una esfera de diamante de poco más de una pulgada de diámetro, o algo del tamaño de Daria i Noor

Todas estas son cifras aproximadas, pero un ser humano produce alrededor de 1 kg de CO2 por día, y el CO2 es aproximadamente un cuarto de carbono por peso, lo que permite el esfuerzo adicional (~15 %) de nadar o moverse en el agua que es de aproximadamente 0,2 g por minuto.

0,2 g por minuto son 36 g en tres horas.

¿Por qué no usar la magia para transmutar el carbono en más oxígeno? Cuatro átomos de carbono contienen exactamente lo que necesitas para hacer tres átomos de oxígeno.

¿Qué tan poderosa es tu magia? ¿Puede teletransportar los átomos? Estoy pensando en un enorme diamante que se está construyendo lentamente en un estante en tu casa de Ingeniero Arcano.

Mi opinión es que la máscara funciona convirtiendo el CO2 que exhala en O2, de forma similar a como lo hacen las plantas cuando realizan la fotosíntesis.

Hazlo como lo hacen las plantas y mantenlo en el cuerpo. Pero haz lípidos en lugar de azúcares, porque es mágico y porque de esa manera eres más eficiente en oxígeno.

Aquí hay algunos lípidos que puede hacer. Los triglicéridos en particular son una increíble fuente de energía. Almacenan más del doble de energía por masa que los azúcares o las proteínas.

Y si crees que este preciado almacenamiento de energía sería indeseable porque en la vida real generalmente se almacena en el abdomen, recuerda que:

• A algunas personas les gusta eso
• Si no lo hace, puede usar su magia para hacer que vaya a otro lugar mientras canta "porque sabes que me interesan los bajos, los bajos, no los agudos" .

Editar: OP comentó:

Bueno, si revisas mi perfil de Deviant Art (bajo Patrick-Leigh), encontrarás mis diarios sobre la fisiología de mi personaje y, sí, ella es "todo sobre el bajo". (Ella es una semiorca, por lo que tiene que mantener una cierta cantidad de grasa corporal o la quemará demasiado rápido y comenzará a perder masa muscular). Eso, en realidad, hace que la idea de la máscara también la pruebe con sustento tanto más viable. Está restringida por todo el asunto de la conservación de la masa, por lo que necesitaría obtener los otros átomos para formar las moléculas de triglicéridos de alguna parte. ¿Alguna idea sobre eso?

La fórmula de un triglicérido como una molécula de grasa no saturada es C ₅₅ H ₉₈ O ₆ .

Entonces, ella necesita 55 carbonos. Eso liberaría 110 átomos de oxígeno. Si sacrifica uno de esos 6 para hacer el triglicérido, todavía estaría reciclando más del 90% del oxígeno que usa. Hace inmersiones muy largas, pero tendría que volver a la superficie en algún momento.

Hay una solución mejor. Ella también necesitará 98 átomos de hidrógeno, por lo que tendrá que romper agua. Ella rompe 49 moléculas de agua de su entorno (con la ayuda de la máscara) o las toma de su propio cuerpo. De esta manera, obtiene todo el hidrógeno que necesita y 43 átomos de oxígeno adicionales además de los que recicló (recuerde, seis de esos átomos de oxígeno son para formar el triglicérido).

Si se toma de su propio cuerpo, necesitará romper aproximadamente 1,3 litros de agua por cada 1,5 kilogramos de grasa que produce.

Así que ahora ha reciclado todo su oxígeno Y obtuvo casi un 50 % adicional. ¿Qué haces con ese exceso de oxígeno? No respires eso, las mezclas de gases con más oxígeno del que necesitamos son venenosas. En cambio, puede formar ozono (O ₃ ) en la máscara. El ozono es un poderoso desinfectante, puede destruir muchos microbios y muchos virus. También tiene un olor agradable en bajas concentraciones. Simplemente puede reciclar un poco de ozono en la parte delantera de la masa y liberar la mayor parte al agua circundante. Sin embargo, no respires el ozono, ya que puede dañar los pulmones.

¿Qué hay de convertir el carbono en material vegetal ? Eso es lo que sucede en la fotosíntesis. Casi toda la masa de una planta proviene del carbono extraído del aire.

Un buen efecto mágico sería si pequeñas flores se acumularan en la parte inferior de la máscara. Esto limitará el tiempo que se puede usar una máscara, aunque se necesita MUCHO dióxido de carbono para hacer incluso una sola flor. Un efecto quizás más steampunk, pero menos colorido, sería que las algas se acumularan en el interior de la máscara, oscureciendo lentamente la vista.

Así que sé que se supone que este es un universo de fantasía, pero si estás produciendo un exceso de carbono sin ningún lugar al que ir, ¿por qué no usarlo para la producción de materiales hechos exclusivamente de carbono? Alguien mencionó anteriormente el diamante, pero alternativamente la ciencia moderna de los materiales nos ha dado nanotubos de carbono y grafeno, los cuales podrían usarse para fines increíbles.

Los nanotubos de carbono son increíblemente fuertes y recientemente se descubrió que había nanotubos de carbono naturales en Damascus Steel, que ya tiene una reputación legendaria como tecnología perdida. Por supuesto, hoy tenemos aceros más fuertes gracias a las modernas capacidades de refinación, pero generalmente se consideraba el acero más fuerte de la época.

El grafeno, por otro lado, todavía es increíblemente experimental, pero ha habido experimentos en el uso de láminas de grafeno para producir materiales de camuflaje (como el camuflaje de ciencia ficción). Alternativamente, el grafeno tiene un potencial increíble para las ciencias de la computación, que imagino que probablemente no prevalecerá mucho en un mundo de fantasía, pero existe la posibilidad de que surja algo interesante.

Eso te da tres fuertes candidatos para artículos potencialmente fantásticos. Capa de invisibilidad, listo. Espada increíblemente fuerte, listo. Mientras lo hace, siga adelante y haga algunos diamantes para herramientas de cabeza de diamante, joyas, cambio de divisas, lo que sea.

Úselo como suplemento nutricional o desodorante interno.

Las plantas usan el exceso de carbono para construirse. Podrías hacer que tu máscara se regenere sola con el carbón que extrae.