Влияние температуры
Как правило, растворимость газов в жидкостях уменьшается при повышении температуры. В качестве примера в табл. 6.3 приведены значения коэффициента абсорбции аммиака в воде при разных температурах. Рассмотрим подробнее следующее равновесие:
При 273 К коэффициент абсорбции кислорода в воде равен 0,05, а при 293 К он равен 0,03. Это объясняется тем, что обратная реакция в рассматриваемом равновесии эндотермична. Следовательно, по мере повышения температуры происходит поглощение тепловой энергии раствором, в результате чего равновесие смещается влево. И наоборот, процесс растворения газа в жидкости с образованием насыщенного раствора, как правило, является экзотермическим. Эта общая закономерность для растворов газов в жидкостях имеет, однако, некоторые исключения. Так, растворимость благородных газов в жидких углеводородах возрастает при повышении температуры. Процесс образования насыщенного раствора в данном случае является эндотермическим.
Влияние давления
Зависимость между растворимостью газа в жидкости и давлением определяется законом Генри. Согласно закону Генри, масса т газа, растворенного в заданном объеме жидкости, с которой газ находится в равновесии при определенной температуре, пропорциональна давлению р газа. Таким образом,
где К-коэффициент пропорциональности. Этот коэффициент представляет собой константу равновесия для растворения газа в жидкости,
Таким образом, растворимость газа в жидкости повышается при возрастании давления. Именно по этой причине водолазы вынуждены избегать быстрого подъема с глубины на поверхность (см. ниже). Закон Генри играет также важную роль в промышленности. При промышленном получении водорода с помощью процесса Боша (см. разд. 12.1) для удаления диоксида углерода из водорода газообразную смесь этих газов пропускают под высоким давлением через воду. При давлении порядка 50 атм диоксид углерода хорошо растворяется в воде и почти полностью удаляется из водорода.
Кессонная болезнь. Это болезненное состояние возникает у водолазов, когда они слишком быстро поднимаются с глубины, где находились под повышенным давлением, на поверхность, где нормальное атмосферное давление. При подъеме и уменьшении давления происходит одновременное уменьшение растворимости азота в крови. Это приводит к выделению пузырьков азота в кровеносной системе, что вызывает сильные болевые ощущения. Кроме того, пузырьки азота препятствуют кровообращению в мелких кровеносных сосудах мозга и других частей тела.
Во избежание кессонной болезни водолазам приходится медленно возвращаться с глубины на поверхность или пользоваться при погружении вместо обычного воздуха смесью, содержащей 80% гелия и 20% кислорода. Гелий не вызывает кессонной болезни, поскольку его растворимость в крови (т. е. воде) гораздо меньше, чем у азота (см. табл. 6.1).
Оглавление: