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簡介
編輯在物理化學中,亨利定律是一種氣體定律,指出液體中溶解的氣體量與其上方液體的分壓成正比。 比例因子稱為亨利定律常數。 它是由英國化學家 William Henry 制定的,他在 19 世紀初研究了該主題。
亨利定律發揮作用的一個例子是,水下潛水員血液中氧氣和氮氣的深度依賴性溶解在減壓過程中會發生變化,從而導致減壓病。 一個日常的例子是一個人喝碳酸軟飲料的經歷,其中含有溶解的二氧化碳。 打開之前,容器中飲料上方的氣體幾乎是純二氧化碳,壓力高于大氣壓。 打開瓶子后,這種氣體逸出,使液體上方的二氧化碳分壓降低得多,從而導致脫氣,因為溶解的二氧化碳從溶液中逸出。
歷史
編輯在他 1803 年關于水吸收的氣體量的出版物中,威廉亨利描述了他的實驗結果:
水吸收了由一個、兩個或更多個額外大氣冷凝的氣體,其數量通常被壓縮,等于兩倍、三次等。 在常壓下吸收的體積。
查爾斯·庫爾斯頓·吉利斯皮 (Charles Coulston Gillispie) 指出,約翰·道爾頓 (John Dalton) 假設氣體粒子在氣相中的分離與它們在溶液中的原子間距離之比為一個小整數。 如果該比率對于給定溫度下的每種氣體是常數,則亨利定律將作為結果得出。
應用
編輯碳酸飲料生產
在高壓下,CO2 的溶解度增加。 將瓶子打開至大氣壓時,溶解度會降低,氣泡會從液體中釋放出來。
桶裝啤酒的服務
人們經常注意到,通過重力(即直接從桶中的水龍頭)提供的啤酒比通過手動泵(或啤酒引擎)提供的相同啤酒碳酸含量低。 這是因為啤酒在到達服務點的途中受到啤酒發動機的作用的壓力,這導致二氧化碳溶解在啤酒中。 一旦啤酒離開泵,它就會從溶液中出來,導致啤酒中更高水平的可感知“條件”。
適合登山者或居住在高海拔地區的人
O2 在血液和組織中的濃度太低以至于他們感到虛弱并且無法正常思考,這是一種狀況 叫做缺氧。
在水下潛水
在水下潛水中,氣體在環境壓力下呼吸,由于靜水壓力,該壓力隨著深度的增加而增加。 氣體的溶解度根據亨利定律在深度增加,因此身體組織隨著時間的推移吸收更多的氣體,直到達到深度飽和,反之亦然。 上升時,潛水員減壓,溶解在組織中的氣體溶解度相應降低。 如果過飽和度過大,氣泡可能會形成并長大,這些氣泡的存在會導致毛細血管堵塞,或使更堅固的組織變形,從而導致稱為減壓病的損害。 為了避免這種傷害,潛水員必須足夠慢地上升,以便血液帶走多余的溶解氣體并釋放到肺部氣體中。
亨利定律常量的基本類型和變體
編輯亨利定律的比例常數有多種定義方法,可分為兩種基本類型:一種可能是將水相作為分子,將氣相作為分母(aq/gas)。 這導致亨利定律溶解度常數 H s {\displaystyle H_{\rm {s}}} 。 它的值隨著溶解度的增加而增加。 或者,可以切換分子和分母 (gas/aq),這導致亨利定律波動率常數 H v {\displaystyle H_{\rm {v}}} 。
H v {\displaystyle H_{\rm {v}}} 的值隨著溶解度的增加而降低。 IUPAC 描述了這兩種基本類型的幾種變體。 這是由于可以選擇多個量來描述兩相的組成。 水相的典型選擇是摩爾濃度 ( c a {\displaystyle c_{\rm {a}}} )、摩爾濃度 ( b {\displaystyle b} ) 和摩爾混合比 ( x {\displaystyle x} ). 對于氣相,經常使用摩爾濃度 ( c g {\displaystyle c_{\rm {g}}} ) 和分壓 ( p {\displaystyle p} )。 不可能使用氣相混合比 ( y {\displaystyle y} ),因為在給定的氣相混合比下,水相濃度 c a {\displaystyle c_{\rm {a}} } 取決于總壓力。
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