
【化】 Dalton's law(of partial pressure); law of partial pressure
气体分压定律(Gas Partial Pressure Law),又称道尔顿分压定律(Dalton's Law of Partial Pressures),是物理化学中描述混合气体压力特性的核心原理。该定律指出:在恒定温度与体积条件下,混合气体的总压力等于各组分气体单独占据容器时产生的分压之和。其数学表达式为:
$$ P_{text{总}} = P_1 + P_2 + cdots + P_n $$
其中$P_{text{总}}$代表总压,$P_i$为第$i$种气体的分压。分压(Partial Pressure)可理解为某组分气体在混合体系中独立产生的压力。
关键要素解析:
该定律在潜水医学(如减压病预防)、工业气体分离技术、大气科学等领域具有重要应用。例如,在人工呼吸机的设计中,工程师通过调节氧气与氮气的分压比例来维持患者血氧饱和度(来源:MIT《工程热力学》公开课讲义)。
气体分压定律,也称道尔顿分压定律,由英国科学家约翰·道尔顿提出,用于描述混合气体的总压力与各组分气体分压之间的关系。以下是其核心内容与解释:
在温度恒定且气体互不反应的条件下,混合气体的总压力等于各组分气体单独占据容器时产生的压力(即分压)之和。
总压力:
$$ P_{text{总}} = p_1 + p_2 + cdots + p_n $$
其中,各组分气体的分压 ( p_i ) 可通过其摩尔分数 ( x_i ) 计算:
$$ p_i = xi cdot P{text{总}} $$
(( x_i = frac{ni}{n{text{总}}} ),即该气体的物质的量占总物质的量的比例)
若混合气体含氮气(占60%)和氧气(占40%),总压力为 ( 1 , text{atm} ),则:
该定律简化了混合气体的压力计算,为工程、化学、医学等领域提供了基础理论工具。实际应用中需注意:高压或低温条件下,实际气体因分子间作用力可能偏离定律预测值。
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