Product Design, Manufacturing & Innovation Resources

家 » 道尔顿分压定律

道尔顿分压定律

1802

John Dalton

（图片仅供参考）

道尔顿定律指出，在不发生反应的气体混合物中，总和会发生变化。压力总压力等于各组分气体分压之和。气体的分压是指在相同温度下，如果该气体单独占据整个体积所产生的压力。公式为[latex]P_{text{total}} = sum_{i=1}^{n} p_i[/latex]。

约翰·道尔顿于1802年左右根据他的气体实验提出了这条定律。这是他原子理论发展过程中的关键一步，因为它表明混合物中不同气体的粒子彼此独立。该定律适用于理想气体，并且在低压高温条件下（分子间相互作用极小）对实际气体也是一个很好的近似。混合物中单一气体的分压（p_i）可以通过其摩尔分数（x_i）和总压（P_total）计算得出：p_i = x_i · P_total。这种关系式在许多实际应用中都非常有用。例如，在水肺潜水中，氧气的分压至关重要；如果在深潜时氧气分压过高，则可能导致氧中毒。潜水员利用道尔顿定律计算特定呼吸气体混合物的最大安全操作深度。在生理学中，肺泡内氧气和二氧化碳的交换是由空气和血液中氧气和二氧化碳分压的差异驱动的。该定律也解释了为什么在水面上收集气体需要进行修正，因为测得的总压力包含了该温度下水蒸气的分压，必须将其减去才能得到收集气体的单独压力。

化学, 环境工程, 环境影响, 燃气, 氧气, 流程优化, 质量管理, 热力学

UNESCO Nomenclature: 2212

- 热力学

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

安托万·拉瓦锡关于空气组成的研究
罗伯特·波义耳关于气体性质的实验
气体作为粒子集合的概念的发展

应用程序

水肺潜水时计算安全气体混合物（氮氧混合气、三混气）
呼吸医学，了解肺部的气体交换
在实验中收集水面上气体的化学方法
工业气体混合和储存
麻醉学中气体混合物的管理

专利：

潜在创新理念

由于机器人流量被拦截（目前每天超过 4 万），此内容仅限社区成员查看。
> 登录 > 或者 > 注册 < （100% 免费）即可访问此内容，以及所有其他受限内容和工具。

相关术语：道尔顿定律、分压、气体混合物、约翰·道尔顿、总压、摩尔分数、水肺潜水、理想气体、热力学、化学。

历史背景

电动势与串联

伏打桩确立了通过串联电化学电池来增加电压的原理。每个锌-铜电池对（或电池）都能产生约 0.76 伏的特征电动势（EMF）。通过物理堆叠这些电池，伏特证明了电堆上的总电压是每个电池的单独电动势之和，即 [latex]V_{total} = n \times V_{cell}[/latex] 所描述的。

菲涅耳区

菲涅尔区是位于发射器和接收器之间的一系列共焦长椭球区域之一。主菲涅尔区的边界是一个椭球面，在该椭球面上，从发射器到接收器表面某一点的路径长度比直接路径长半个波长，从而导致180度的相位偏移。

盖-吕萨克定律（压力-温度定律）

这一原理也被称为阿蒙顿斯定律，它指出，对于固定质量、恒定体积的理想气体，其压强与其绝对温度成正比。这种关系在数学上表示为 [latex]P \propto T[/latex] 或两种状态之间的比较，即 [latex]\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}[/latex]。这描述的是等焓（恒定体积）条件下的气体行为。.

道尔顿分压定律

电极极化限制

伏打电池的主要缺陷在于电极极化。在运行过程中，铜阴极产生的氢气会在其表面形成一层气泡绝缘层。这层气泡会增加电池的内阻，并减少可用于反应的表面积。因此，电池的电压和电流输出在开始使用后不久就会显著下降。

完美气体中的声速

完美气体的声速（[latex]c[/latex]）是由其热力学性质决定的，而不仅仅是压力或密度。公式为 [latex]c = \sqrt{gamma R_s T}[/latex], 其中 [latex]\gamma[/latex] 是热容比（[latex]c_p/c_v[/latex]），[latex]R_s[/latex] 是气体比常数，[latex]T[/latex] 是绝对温度。因此，声音在温度较高的气体中传播得更快。.

斯特林发动机再生式节能器

再生器，或称“节能器”，是罗伯特·斯特林最重要的贡献，也是发动机高效率的关键。它是一个内部热交换器，在循环过程中暂时储存和释放热能。当热气体流向冷端时，它会在再生器内部沉积热量，然后冷气体在返回热端的过程中吸收这些热量。

1800

1802

1810

1816

1816-11-16

1800

1801

1802

1808

1811

1816-11-16

1820

伏打电堆中的电化学反应

伏打桩中的电流是由氧化还原反应产生的。在锌阳极，金属锌被氧化，每个原子释放出两个电子（[latex]Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}[/latex]）。这些电子通过外电路到达阴极铜。在那里，水电解质中的氢离子被还原，形成氢气（[latex]2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_2[/latex]）。

绝对湿度

绝对湿度（[latex]d_v[/latex]）是存在于一定体积空气（[latex]V_{air}[/latex]）中的水蒸气（[latex]m_{H_2O}[/latex]）的总质量。它表示为每立方米空气中的水蒸气克数（[latex]g/m^3[/latex]）。计算公式为 [latex]d_v = \frac{m_{H_2O}}{V_{air}}[/latex]。与相对湿度不同，它不取决于空气的温度，但会受到气压或体积变化的影响。.

约翰-威廉-里特尔（Johann Wilhelm Ritter）用紫外线和氯化银纸进行的光学实验。.

紫外线辐射

1801年，约翰·威廉·里特（Johann Wilhelm Ritter）观察到，太阳光谱中紫色端以外的不可见射线比紫光本身更快地使浸有氯化银的纸张变暗。这证明了可见光谱之外存在一种光，他将其命名为“氧化射线”，以与前一年发现的“热射线”（红外线）相对照。

查理定律（体积温度定律）

查尔斯定律也称为体积-温度定律或体积定律，它指出，对于恒压下固定质量的理想气体，其所占体积与其绝对温度成正比。这表示为 [latex]V \propto T[/latex] 或 [latex]\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}[/latex]。它解释了在等压（恒压）条件下加热时气体膨胀的趋势。.

现代原子理论

原子理论认为，所有物质都由称为原子的离散单元组成。元素由原子核中含有特定数量质子的原子组成。原子曾经被认为是不可分割的，但现在已知它们由亚原子粒子组成：质子、中子和电子。化学反应涉及这些原子的重新排列，这些原子在化学反应过程中保持守恒。

阿伏伽德罗定律

阿伏加德罗定律指出，在相同的温度和压力下，等体积的所有气体都含有相同数量的分子。这就在气体的体积和物质的数量（摩尔数）之间建立了直接的比例关系。数学关系表示为 [latex]V \propto n[/latex]，或更常见的 [latex]V/n = k[/latex]，其中 k 是常数。.

斯特林循环

理想斯特林循环是一个闭合的再生热力学循环，包含四个独立过程：等温膨胀、等容除热、等温压缩和等容加热。工作流体始终处于封闭状态。其理论热效率等于卡诺循环效率，由公式[latex]\eta_{th} = 1 - \frac{T_C}{T_H}[/latex]给出，其中[latex]T_H[/latex]和[latex]T_C[/latex]分别表示热源与冷源的绝对温度。.