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氣體在液體中的溶解 一種“T體與一種液體相接觸，氣體分子便街助自身的運動而進入到液體內。這就是氣體在液體中的溶 解。 某些乞體比其它氣體容易浴解在同一種液中，同一種么體在不同的液體中溶解的數量不相同， 在一定的過度下，0.IMPa一種氣體，溶解于1老開共液體中的花升數，稱為該氣體在這種液體內的溶 解系數。 溶解系數大，表明氣體在液體中的溶解量多，反之則少。 響氣體在液體中的溶解量的因素很多。主要的因素有：（1)氣體本身的特性：（2)液體的特性：(3） 氣體和液體的溫度：（4)氣體的分壓， 由于溫度越高，分子的運動速度越大，故溫度越高，氣體越難浴解于液體。因浩水員總是在高壓條件 下工作，下面我們者重討論氣體在液體中的溶解量與氣體分壓間的關系。 實驗證明：在一定溫度下，氣體在液體中的溶解量與這種氣體的分壓成正比。我們把這個結論叫孿利 定律。 按照字利定律，如果氣體的分壓為 0.IMPa 時在菜種液體中溶解量為一個單位氣體，那么在 0.2MPa時 將溶解二個單位的氣體 當一種不含氣體的液體首次暴露于氣體中時，這種氣體的分子在分壓的作用下，會迅速進入液體中 當氣體進入液體后，增加了氣體的張力 《即氣體在液體中的分壓)。液體內氣體張力與液體外這種氣體分 壓之間的差值，叫做壓差梯度。壓差梯度大，氣體溶解在液體中的速度就快。 隨者時間的推移，溶解在液 體內氣體分子數量不斷增加， 氣體的張力隨之增加，與此同時，液體外的氣體因都份溶解在液體內，它的 分壓降低，溶解在液體中的氣體又有一些分子從液體中選出，增加氣體的分壓。這樣，氣體分 子不斷溶解 和逸出，當壓差梯度為委時，逸出和溶解的氣體分子數量相等，液體中溶解的氣體分子數量保特恒定，我 們稱之為液體被氣體飽和了。 氣體的溶解度（即液體被氣體飽和時，單位體積液體內溶解的氣體質量）除與氣體的分壓有關外，還 與溫度有關，溫度越高，溶解度越小，反之溫度越低，溶解度越大。 氣體在液體中的溶解規律，對保隊港水員作業具有重要的指導意義。 潛水員吸入的泥合氣中各種 氣體，梅按照各自的分壓成比例地溶于體內。由于不同氣體的溶解度不同，因此菜種氣體的溶解量與潛水 員在高壓下呼吸這種氣體的時間有關，如果時間較長，這種氣體將會在港水員體內達到飽和，當然這種飽 和過程較慢。不同的氣體在體內達到飽和需 8~-24h。 只髮潛水員所處環境的壓強不變，已溶解在體內的各種氣體的量就會保特原有的溶解狀態。 當潛水員 從水下上升出水時。隨者水深交法，靜水壓強越來越小，海解在港水員體內的混合氣的總壓也越來越小， 各種氣體的分壓辦隨之減少，溶解在潛水員體內的各種氣體因分壓誠少，不斷地逸出體外。如果按照誠壓 裝控制上升速度，那么己溶解在體內的氣體格會故顧利輸送到肺部并呼出體外。如果對上升遠度和幅度控制不當，壓力的降低超出了身體所能調節的速度，則會形成氣泡并積聚在小血管內，引發減壓病。
大氣的概念 地球表面被一層厚達幾千公里的空氣包團者。包國地球的空氣層就叫大氣層。 空氣是無色、無味、透明、易壓縮的氣體。密度為 1.2~1.3g/L. 空氣可溶解于液體，人體中含有大量的水份，空氣會以一定的比例溶解在人體中。 空氣主要由無氣、氧氣、二氧化碳、灰生、水然汽及梅性氣體組成。除氮氣外，情性氣體還包括：氨、 怎、氫、無、飯和氣，它們化學性質相當穩定，在空氣中含量非常稀少。 除此之外，空氣中還含有少量化 學性質活沒的氫和一氧化碳等。空氣中幾種成份含見表 2-2。 潛水中會過到各種氣體，其中主要有氧、氮、氮、然、氛、二氧化氮、一氧化碳和水然汽等八種，它 們以不同的含量存在于空氣之中， 空氣中幾種成份含量及密度 * 2-2 氣體名絡 分子式 終歌面分比(%） 告度 (g/cm) Ne 78 1.25X 10-3 氧 21 1.43x 10-3 二氧化碳 Co, 0.033 1.97 × 10-3 気 He 0.000 S 1.8×10-4 在常規潛水作業時，所使用的氣體，常用的是空氣，空氣是一種天然的潛水混合氣體。在某些潛水 作業時，也可以將空氣中菜些成份的氣體與氧氣泥合，組成特殊的混合氣體。下面介紹潛水中常見的幾 種氣體： （一）氣氣 氧氣在空氣中含量居第二位，但它是空氣中對人類重要的氣體。氧氣在空氣中約占體積 21%。無色、 無噢、無味，化學性質活潑，易與其它元素結合。氧不能燃燒，但能助燃。 我們在呼吸空氣時，人體所必需的其實只有氧氣，它是人類及其它生物款以生存的氣體。 （二）氮氣氮氣是空氣中含量多的氣體，約占空氣體積中 78%。氮氣無色、無嗅、無味。它是所有生命的組成 部分。但它與氧氣不同，不能支持生命，也不能助燃。氮氣化學性質較穩定，在高壓下易溶解于人體。 空 氣中的氮對空氣潛水來說，可視作氧氣的稀釋劑。當然氮氣并非是可用做稀釋氧氣的 氣體。在高壓環 境下，呼吸含有高比例氮氣的混合氣體（比如空氣）時因氮的分壓過高，氮氣會引發氮麻醉，使潛水員的 定向能力和判斷能力減弱。 （三）氦氣 氦氣是無色、無味、無嗅的惰性氣體，不能溶于水。氫氣在空氣中含量極少，在高壓環境下不會對人 體產生氮麻醉。故在潛水中，經常用氫氣和氧氣按一定比例配制成氫氧混合氣，用于深潛水作業。 氦與氮比較，雖有不會發生氮麻醉的優點，但其也有語言失真和散熱性強等缺點。 （四）二氧化碳 當空氣中二氧化碳含量較小時，它是一種無色、無嗅、無味的氣體、但當二氧化碳含量較大時，它具 有酸味和臭味。二氧化碳比較重，常做泡沫滅火器中的滅火劑。 二氧化碳極易溶于水，是機體呼吸和燃燒 的產物。如果通風不良，人體排出的二氧化碳會在潛水員頭盔或加壓艙內積聚，當其濃度過高時，會發生 二氧化碳中毒， （五）水蒸汽 水蒸汽是空氣中所含的水，它以氣態形式出現。水蒸汽在空氣中的含量與溫度和濕度以及氣體壓強等 因素有關。水蒸汽含量過大，會使潛水面窗模糊，寒冷環境下供氣軟管內結冰或身體寒冷。水蒸汽含量過 低，會使呼吸道干燥難受。
氣體的柢念 我不不運動論的觀點，物體分于間存在者吸引1力，這將似物體分天不的 灣想對，公子網又公產生推后力，，他分子他迎為拉開。一般糧的吃你分子阿的旺路故大，且分不的m看 很小，按服萬有 1力定你可知，一體分子問的作用力是很小的。 為了研究方他，我們證塔您略氣你分手的的作用方。所開理想公體，就是分子向設有相互作用力的氣 體。 由于理想氣體分于問沒有作用力，二T體分子可以自曲運動，遊成氣體沒有一定的，狀，體積在沒有州 力的情況下，具有無限擴妝的性質。 因為氣休分子同的距高很大，一氣體在外力作用下具有易東縮性的特點。自然界的氣休業然非究全應義 上理想氣休，但我們把亡看作理想氣體來研究，按理想一休理論推號出的有關二體定徘進行計鮮，所科的 結論誤鑒很小。故我們在有興氣體定徘的計領中，都把文際的氣體不做足理想“體。這樣處理可大大簡化 研究過程。 二、 氣體的狀態參量 對于一定質的一休，我們常用氣體的體積（w、樂強(D)和溫度(T)米描述其狀態，這三個量稱為氣質 的狀態參量。 由于氣體可以自由移動，所以具有充滿整個容器的性質。因此氣體的體積由容器的容積來決定。氣佛 體積的法定單位為立方米(m、立方厘米(cm?）和升（心)等。 溫度是用來表示物體冷熱程度的物理量。我們常用的溫度是投氏溫度。在氣體定律的計算時不能尋後 用攝氏溫度，而應使用熱力學溫度《或叫 溫度)。其單位是開爾文，簡稱開(K)。 溫度(T)和攝氏溫度()之間的關系為 T= t+273 從上式可看出，t--273°C時， 溫度T=OK。我們把這時的溫度叫 零度。 壓強在氣體定律的計算中用的是 壓強。相對壓強不能直接代入氣體定律公式中計算。三、理想氣體的氣態方程 對于一定質量的氣體，如果三個狀態參量P、V和工都不改變，我們說氣體處于某一狀態。如果這三 個量或任意二個量同時變化，我們說氣體的狀態改變了。 實驗證明：一定質量的理想氣體，它的壓強和體積的乘積與 溫度的比，在狀態變化時始終保持不 變，即：-征量 政一“-號興 (2-6) 我們把 2-6 式稱為理想氣體的氣態方程。 式中P、V、工分別為 種狀態的壓強、體積和 溫度；P2、V．工,分別為第二種狀態的壓強， 體積和 溫度。 氣態方程描述了氣體壓強、體積和 遏度之間的變化規律 對于一定質量的氣體，如果壓強、體積和 溫度三個量中一個量保持不變，那么根據2-6 式可以分 別得出，其余兩個量之間的關系。 （一）波義耳一馬咯特定律 氣體狀態交化時，溫度保特不變的過程叫做等溫過程。根據 2-6 式，當工=巧,時 P V=P,V,=恒量 (2-7) 即： 一定質量的氣體，在溫度保持不變時，氣體的壓強與體積成反比 這個規律是 17 世紀，由英國科學家波義耳和法國科學家馬路特分別發現的。我們把2-8 式稱為波義耳 -馬略特定律， （二）萱?呂薩克定律 氣體狀態變化時，壓強保持不交的過程叫做等壓過程。根據 2-6式，當P=P2時， -常 2=恒 (2-8) 即： 一定質量的氣體，在壓強保持不變時，氣體的體積與 溫度成正比。 這個規律由法國科學家蓋 ?呂薩克早發現。我們把2-8式稱為蓋 ?呂薩克定律。 （三）查理定律 氣體狀態變化時，體積保持不變的過程叫等壓過程。 根據2-6式，當 V-V時， 號-證址 (2-9) 即： 一定質量的氣體，在體積保持不變時，氣體的壓強和 溫度成正比。 這個規律由法國科學家查理首次發現。我們把2-9式稱為查理定律。 例2.3 將常壓下 31m°的空氣（溫度23C），壓入容積為 8m° 真空的加壓艙內，這時艙上壓力表指到 0.3MPa。 問艙內空氣的溫度為多少？ 解：常壓空氣的 壓強為 0.1MPa，艙內空氣的壓強 0.3MPa 是相對壓強。在空氣的壓縮過程中，質 量保持不變，可運用2-6式。 己知：PI=0.1MPa VI= 31m" TI=23+273=296K P,=0.3+0.1=0.4MPa V2=8m? 求：T 根據 2-6 式Tz= Pa: V2. T, P?V -2.12號 ×296-=305.5CK) ?2= Ta-273=32.5(C) ?艙內空氣溫度升到 32.5°C。例2.4 自攜式潛水員，下水前用壓力表測得氣瓶壓強為 12MPa，瓶內空氣為 50°C，現潛入 20m 水深 處，水溫為 10°C。問潛水員到達水底時氣瓶內空氣的相對壓強為多少？ 解：潛水員從水面到達水底的過程中，需不斷呼吸，消耗瓶內壓縮空氣，也就是說瓶內空氣的質量非 恒定，2-6 式已不適用。但如果潛水員快速到達水底，我們可以忽略瓶內空氣質量的減少，即近似認為值 定，這樣2-6式仍可近似使用。同時，因潛水員快速到達水底，瓶內空氣的溫度也不可能同步降至水溫， 但為了計算方便，我們近似認為潛水員到達水底，其瓶內氣溫亦降至水溫。 己知：p= 12+0.1=12.IPa T,=50+273=323K 12=10+273=283K VI=V 求：p2 根據29武號一號 可得：Py= 31. T2=12] ×283=10.6(MPa) ??相對壓強=P2-0.1=10.5（MPa) 例2.5 自攜式潛水員，在水下 20m 水深處，深呼吸吸足壓縮空氣，然后取下呼吸器，屏氣上升出水， 問到達水面時，其肺部體積為水下 20m 時的多少倍？ 解：潛水員在 20m 水深時，其肺部承受到壓強與靜水壓強及水面大氣壓強之和相等。出水后，與大氣 壓強相等。因是屏氣出水，肺部內空氣的質量保持不變。 如果我們不考慮水溫和氣溫的差異，則可運用2-7 式計算， 己知：P,=P 0+0.1=0.01×20+0.1=0.3MPa P2=0.1MPa TI=T? 得：V PI = 0.3=3 即：V,=3V1 Pa 0.1 ?出水后肺部的體積是水下 20m 時的三倍。 從這個例題可以知道：這種屏氣出水是相當危險的，肺部過度膨賬會引起肺氣壓傷。正確的出水方法 是出水過程不斷呼出肺部氣體，隨深度的減少，肺部內存量氣體的質量不斷減少，這樣到達水面時，肺高 體積不會出現明顯膨胩。
混合氣 ?混合氣的概念 混合個是指兩種或兩種以上單一一氣體找一定此例混合所組成的均勻混合的氣體。 潛水中呼吸的混合氣一般買用人工配前而成，器用的配制方法有。分壓配氣法、容積配氣法、流電 氣法及稱量配氣法等。 金個是被路見的天然泥合氣。它含有額、每、三氧化碳、水不汽等成份?？諝馐钱斢玫淖V水呼吸個 源。因空氣中含有大的魚。 在深落水時，會使港永民發生無麻醉。故在深港水中第用氧氣和其它一些情 性氣體配成灣水混合氣體?，F今常用的是角街，和家氣校一定比例配制成氫氧混合氣，用于氫氧潛水和 混合氣具有一定的壓理，一瓶裝有菜種混合氣的氣瓶，我們用壓力表可測出這瓶混合一的壓強。這個 壓強是由混合氣中各個成份共同作用的結果，我們把它稱做混合氣的總壓。如果我們把混合氣體中某一成 份氣體單獨留在氣瓶內，其它成份全部排出氣瓶，這時所留下的單一氣體將單獨占據整個氣瓶的空間。我 們用壓力表能夠測出這種單一成份氣體的壓強。泥合氣體中，某種單一成份的氣體的壓強叫做混合氣體中這種單一成份氣體的分壓。故在混合氣體中， 每一種成份的單一氣體都具有各自的分壓。 二、道爾頓定律 混合氣的總壓用壓力表可輕易測得，但混合氣中某種成份氣體的分壓幾乎不可能用壓力表測出。 因為 我們無法在容器中僅保留某種氣體，而把其它成份氣體排出。 英國科學家道爾頓通過實驗證明： 混合氣體的,總壓強，等于各組成成份氣體的分壓之和，即： P=Pi+P2+Pst?Pn (2-10) 式中：P一混合氣的總壓強 P P2???P. 各組成成份氣體的分壓。 我們把 2-10式稱做道爾頓定律，也叫分壓定律。 道爾頓指出混合氣中任何一種氣體的分壓與這種氣體在整個容器中的分子百分數（體積百分比）成正 比。 道爾頓定律可用于計算混合氣中菜種成份氣體的分壓，即： Px-P ?C (2-11) 式中：P一某種氣體的分壓 P一混合氣總壓 C一某種氣體在混合氣中所占的體積百分比。 例2.6 己知空氣中 の、N，和CO，的體積分別占空氣總體積的 21%、78%和 0.03%。求在常壓及水下 50m 時，它們各自的分壓。 解：常壓下，空氣的總壓強為 0.IMPa，水下 50m 時，空氣的壓強變為 0.6MPa。在空氣的壓縮過程中， 各種成份的百分比不變。 據 2-11 式，在常壓時，Po?= 0.l×21% =0.021(MPa) PN2=0.1x78% =0.078(MPa) Poo2= 0.1×0.03%=0.000 03(MPa)在水下 50m 時，三、水面等值 從上面例題中，可以看出，潛水員在 50m 水深時，從空氣中吸入的氧分子的數量，比在常壓(0.1MP, 從純氧中吸入的氧分子數量還多得多。 同樣吸入的二氧化碳分子數也為在水面正?？諝庵械牧?。為了 較氣體在高壓環境和常壓環境對人體生理作用的影響，我們引入水面等值的概念。 所謂水面等值，指在某一深度的水中， 一定分壓的某種氣體的濃度，與在水面常壓(0.1MPa)時呼吸白 合氣體中含x％的這種氣體相同。即：式中：SE一水面等值 P 一氣體在某深度水中的分壓 例2.7 某種混合氣體中，CO,分壓為 0.003MPa( 壓)。問其水面等值為多少？ 解：己知 Pco2=0.003MPa，根據 2-12式，可得：SE = 6., * = 0,023 x = 3% ?其水面等值為 3%。 上例中，說明潛水員在水下所吸入的二氧化碳的數量，相當于在水面常壓下呼吸的氣體中含有 3%的 二氧化碳，這對潛水員來說是相當危險的，即可能引起二氧化碳中毒癥狀。為了避免這種現象的出現，應 嚴格控制呼吸氣源中二氧化碳的含量，并經常對潛水頭盔進行通風，防止頭盔內二氧化碳大量積聚引起分 壓過高。 四、氣體的彌散 氣體的彌散，是指某種氣體的分子，通過自身的運動而進入另一種物質分子間隙內部的現象。它是氣 體分子在分壓作用下運動的結果。 把兩種氣體放在同一容器內，盡管兩種氣體的密度不同，但到 ，這兩種將完全均勻混合。 氣體的彌散遵循從高分壓向低分壓區擴散的規律。分壓的差值越大，彌散的速度也越快。
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