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分压

“分压”在物理学上的概念有气体分压(partial pressure)和电压分压两种。气体分压是指假设从混合气体系统中排除某种气体以外的所有其他气体,而保持系统体积和温度不变,此时气体所具有的压力,称为混合气体中这一种气体的分压。

假设从混合气体系统中排除第i种气体以外的所有其他气体,而保持系统体积和温度不变,此时气体所具有的压强,称为混合气体中第i种气体的分压,即在给定温度及体积下,仅一种i气体单独存在而充满容器时的压强。

例如101.325kPa的干燥空气中,氮的分压是79.193kPa,氧的分压是21.198kPa。

混合理想气体的总压强等于各组分的分压强的和,称道尔顿分压定律(J.Dalton,1766~1844,英)。 [1]

在任何容器内的气体混合物中,如果各组分之间不发生化学反应,则每一种气体都均匀地分布在整个容器内,它所产生的压强和它单独占有整个容器时所产生的压强相同。也就是说,一定量的气体在一定容积的容器中的压强仅与温度有关。例如,零摄氏度时,1mol氧气在 22.4L 体积内的压强是 101.3kPa 。如果向容器内加入 1mol氮气并保持容器体积不变,则氧气的压强还是 101.3kPa,但容器内的总压强增大一倍。可见, 1mol 氮气在这种状态下产生的压强也是 101.3kPa。 [1]

所谓分压公式,就是计算串联的各个电阻如何去分总电压,以及分到多少电压的公式。

分电压多少这样计算:占总电阻的百分比,就是分电压的百分比。公式是:U=(R/R总)×U源

如5欧和10欧电阻串联在10V电路中间,5欧占了总电阻5+10=15欧的1/3,所以它分的电压也为1/3,也就是10/3伏特。

道尔顿(Dalton)总结了这些实验事实,得出下列结论:某一气体在气体混合物中产生的分压等于它单独占有整个容器时所产生的压力;而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和,这就是气体分压定律(law of partial pressure)。

英国科学家约翰道尔顿在19世纪初把原子假说引入了科学主流。他所提供的关键的学说,使化学领域自那时以来有了巨大的进展。确切地说,并不是道尔顿首先提出所有的物质都是由极其微小的、不可毁坏的粒子──人称原子组成的。这个概念是由古希腊哲学家德漠克利特提出来的,甚至在他以前可能就有人提出过。另一位希腊哲学家伊壁鸠鲁(公元前342270年?)采用了这一假说。罗马作家留克利希阿斯(公元前99?-55年)在他的著名诗歌《论事物的本质》中对这一假说做了生动形象的介绍。

德谟克利特的学说未被亚里士多德接受,在中世纪受到了忽视,对现代科学没有什么影响。但是17世纪有几个包括艾萨克牛顿在内的主要科学家支持过类似的学说。不过早期的原子学说都没有定量表达,也没有用于科学研究,最根本的是谁也没有看到哲学的假想和化学的严酷事实之间存在的联系。

这就是道尔顿的贡献所在。他提出了一个明了的定量学说,可以用来解释化学实验,并经受住了实验室的精确检验。

虽然道尔顿的术语与我们现在使用的稍有不同,但是却清楚地表述了原子、分子、元素等概念。他明确指出;虽然世界上原子的总数目相当之大,但是不同原子种类的数目却是非常之小(他的原著中列出20种元素即20种原子,今天所知道的元素有一百多种)。

虽然不同种类的原子有不同的重量,但是道尔顿认为任何两个同类原子的所有性质包括重量都相同。道尔顿在他的书中列出了一张各种不同类原子的相对重量表──有关这方面的第一张表,是定量原子学说的一个重要特征。

道尔顿还明确地指出,任何相同化合物的两个分子都是由相同原子组成的(例如,每个氧化亚氮都是由两个氮原子和一个氧原子组成的)。由此可推出一种已知的化合物──不管是由什么方法配制或在哪里发现的──总含有相同的元素,而且这些元素之间的重量比完全一样。这就是约瑟夫路易斯普劳特几年前在实验中发现的“定比定律”。

道尔顿的学说非常具有说服力,不到二十年的时间就为大多数科学家所采纳。而且化学家按照书中所提出的方案行事:准确地确定出相对原子重量和每种分子的原子数;定量分析化合物。当然这个方案已取得彻底的成功。 [2]

利用道尔顿分压定律和理想气体状态方程,在工业上可以确定瓦斯的压力,保障矿下探查和开采的安全; [3] 确定深海探测时潜水氧气瓶的实际压力 [4] ;在医药领域,帮助更有效的治疗疾病。 [5]


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