
【化】 Dalton's law(of partial pressure); law of partial pressure
氣體分壓定律(Gas Partial Pressure Law),又稱道爾頓分壓定律(Dalton's Law of Partial Pressures),是物理化學中描述混合氣體壓力特性的核心原理。該定律指出:在恒定溫度與體積條件下,混合氣體的總壓力等于各組分氣體單獨占據容器時産生的分壓之和。其數學表達式為:
$$ P_{text{總}} = P_1 + P_2 + cdots + P_n $$
其中$P_{text{總}}$代表總壓,$P_i$為第$i$種氣體的分壓。分壓(Partial Pressure)可理解為某組分氣體在混合體系中獨立産生的壓力。
關鍵要素解析:
該定律在潛水醫學(如減壓病預防)、工業氣體分離技術、大氣科學等領域具有重要應用。例如,在人工呼吸機的設計中,工程師通過調節氧氣與氮氣的分壓比例來維持患者血氧飽和度(來源:MIT《工程熱力學》公開課講義)。
氣體分壓定律,也稱道爾頓分壓定律,由英國科學家約翰·道爾頓提出,用于描述混合氣體的總壓力與各組分氣體分壓之間的關系。以下是其核心内容與解釋:
在溫度恒定且氣體互不反應的條件下,混合氣體的總壓力等于各組分氣體單獨占據容器時産生的壓力(即分壓)之和。
總壓力:
$$ P_{text{總}} = p_1 + p_2 + cdots + p_n $$
其中,各組分氣體的分壓 ( p_i ) 可通過其摩爾分數 ( x_i ) 計算:
$$ p_i = xi cdot P{text{總}} $$
(( x_i = frac{ni}{n{text{總}}} ),即該氣體的物質的量占總物質的量的比例)
若混合氣體含氮氣(占60%)和氧氣(占40%),總壓力為 ( 1 , text{atm} ),則:
該定律簡化了混合氣體的壓力計算,為工程、化學、醫學等領域提供了基礎理論工具。實際應用中需注意:高壓或低溫條件下,實際氣體因分子間作用力可能偏離定律預測值。
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