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気体の溶解

ヘンリーの法則

温度一定として、圧力と、溶解する気体の体積との関係
今、温度 $T[K]$ において、 $1[atm]$ のとき,水 $1[L]$ に $a_T[mol]$ 溶解する気体を考える。
圧力が $p[atm]$ のとき、水 $v[L]$ に溶ける量を $n[mol]$ とすると、

$n=a_Tvp$

が成り立つ。よって、水に溶ける物質量は、
圧力の大きさに比例することがわかる。

ところで、この気体が水に溶ける前の体積 $V[L]$ は、
いま、圧力が $p[atm]$ 、物質量を $n[mol]$ なので、

$V=n\frac{RT}{p}$

を満たしている。これらの式より、
$V=a_TVRT$
が成り立ち、圧力にかかわりなく、溶ける気体の量は一定である。

ここで、標準状態の時、、
$T=T_o=273.15[K]$ であり、
$R=8.20574\times 10^{-2}[L \cdot atm/(K\cdot mol)]$ であることから、
$RT_o=22.4[L/mol]$

よって、標準状態(T=0℃)で水 $V[L]$ に溶ける気体の量は、
$V=a_oV\times 22.4[L]$

気泡を生じさせない圧力の範囲

気体の溶解度は一般に温度が上がると小さくなる。
今、 $T_1[K],T_2[K]$ のときの気体の溶解度を $s_1,s_2(s_1&gt;s_2)$ とする。
$T_2[K]$ のとき、すべての気体が気体が溶けているためには、
$T_1[K]$ のときの溶解度を超えている必要がある。
従って、液体の体積の変化がないとすると、

$s_2\times P\ge s_1\times P_1$

$\iff P\ge \frac{s_1}{s_2}P_1$

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最終更新：2012年10月02日 12:03

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