¿Cuánto oxígeno consume un astronauta en un día al respirar? ¿Y cuánto CO2 se exhala?

Lo aborde desde una perspectiva de combustión. Dada la combustión de glucosa (1 C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O) liberando 2805 kJ / mol (Glucosa – Wikipedia), se necesitan aproximadamente 3 moles de glucosa para 2000 kcal (la energía de la dieta estándar utilizada para las etiquetas de alimentos … se escalaría proporcionalmente). Eso significa que se necesitarían 18 moles de oxígeno para quemar las 2000 calorías de glucosa. Eso es 576 g de O2 y 540 g de glucosa o un poco más de una libra de agua al día. Usando la ley de los gases ideales, p = nkT, a 300K (27C) da aproximadamente 40 mol / m ^ 3 a 1atm para los gases. Eso significa que los 18 moles de O2 tomarían aproximadamente 450 L a esa temperatura, aunque no sé qué temperatura se asume cuando se hace referencia al oxígeno en general. Parece que esto es una coincidencia razonable con las otras estimaciones sin controlar la ingesta calórica considerando que cosas como ‘5%’ solo tienen 1 dígito significativo. Además, dado que la fórmula de respeto tiene 1: 1 de O2 para el CO2, también sería de 450 litros de CO2 en respuesta a la segunda parte de la pregunta.

Yo como aproximadamente 1 kg de comida por día, peso húmedo.

Suponiendo que el agua / humedad sea aproximadamente 70%, el peso seco de la comida sería de aproximadamente 300 gramos.

El contenido de carbono del alimento puede ser de aproximadamente 50%, es decir, 150 gramos.

De esto, cierta cantidad se excretaría, digamos 50 gramos.

Entonces, alrededor de 100 gramos de carbono se convierten en CO2 en el cuerpo y se exhalan.

Suponiendo que no hay cambio en mi peso.

La cantidad de oxígeno requerida para convertir 100 gramos de carbono en CO2 es de aproximadamente 267 gramos, en función del peso atómico del carbono 12 y del oxígeno 16.

Entonces, una persona que consume 1 kg de alimento por día (peso húmedo) consumiría unos 267 gramos de oxígeno.

Skip Morrow en su respuesta estima el consumo de oxígeno en 550 litros por día.

1 kilo litro de oxígeno pesaría aproximadamente 1,25 kg a temperatura ambiente, por lo que 550 litros es aproximadamente 687 gramos.

Robert Martin en su respuesta lo calculó en 576 g de O2.

Albert Donnay en su respuesta lo calculó en 7200 a 10000 litros de O2 por día. Esto parece ser muy alto, ya que sería igual a alrededor de 9 a 12,5 kg de oxígeno por día.

La respuesta de Scott Roberts es la más cercana a la mía con 277 litros por día, unos 350 gramos por día.

Mi experiencia en la prueba de personas es que la mayoría respira solo de 4 a 5 l / m en reposo, pero de 30 a 50 cuando se realiza mucho ejercicio. Además, el oxígeno inhalado es 20.9% no 20, y el exhalado es usualmente 16 o 17%, no 15%. Los promedios de CO2 exhalado solo alrededor del 2% por respiración (solo la fracción de final de marea es de 4-5%).

Entonces, el consumo de oxígeno en reposo sería de 7200 litros por día, pero como los astronautas no siempre descansan, probablemente consuman más de 10 000 litros.

La ecuación de Weir indica que alguien que quema 2000 calorías por día usa aproximadamente 277 litros por día. Esto parece un poco bajo, pero quería señalarlo. Hay un comentario que dice que la estación espacial presupuesta unos 1 kg de O2 (750 litros) por día. Teniendo en cuenta que debe haber un gran factor de seguridad en esto, 277 litros por día parece posible. Si trabajas desde el otro ángulo que las personas respiran alrededor de 13 m ^ 3 por día y exhalan un 4,5% menos de oxígeno de lo que tomaron, obtienes 13 x 1000 x (0.205-0.16) = 585 litros. Es realmente un problema básico de combustión de combustible y la respuesta de esa persona de 450 litros parece buena.