什么是道尔顿分压定律?
道尔顿分压定律指出:在互不发生反应的混合气体中,总压力等于各组分气体分压之和。由此可以直接推导出——任意单一组分的分压,等于它的摩尔分数乘以混合气体的总压力。本计算器能即时套用这一关系,并且适用于任意压力单位:你输入总压力用的是什么单位(atm、kPa、mmHg、bar、psi),算出的分压就是什么单位。
如何使用本计算器
输入你关注的那种气体的摩尔分数(一个介于 0 到 1 之间的无量纲数值),以及混合气体的总压力。点击计算,即可得到该气体的分压,以及它在总压力中所占的百分比。
公式解析
核心公式为 $$P_i = x_i \times P_{\text{总}}$$ 其中 \(P_i\) 是组分 i 的分压,\(x_i\) 是它的摩尔分数(组分 i 的摩尔数除以总摩尔数),\(P_{\text{总}}\) 是混合气体的总压力。由于所有组分的摩尔分数之和为 1,各组分的分压之和也就等于总压力。
实例演算
空气中按摩尔计大约含 21% 的氧气,因此氧气的摩尔分数为 \(x = 0.21\)。当大气总压力为 1 atm 时,氧气的分压为 $$P_i = 0.21 \times 1 = 0.21 \text{ atm}$$ 如果总压力改用 760 mmHg 表示,那么氧气的分压就是 \(0.21 \times 760 = 159.6 \text{ mmHg}\)。
常见问题
我应该用什么单位?任何压力单位都可以——你输入总压力用哪种单位,算出的分压就是哪种单位。
摩尔分数可以大于 1 吗?不行。摩尔分数始终在 0 到 1 之间,因为它表示的是占总摩尔数的比例。
道尔顿定律对所有气体都成立吗?它在理想气体、互不反应的混合气体以及中等压力条件下最为准确。真实气体在高压下可能会出现轻微偏差。