Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Закон Генри устанавливает: при постоянной температуре растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна парциальному давлению этого газа над раствором. Закон лежит в основе расчётов газовых абсорберов, аэраторов воды, систем карбонизации напитков и деаэрационных установок.
Закон описан английским химиком Уильямом Генри в 1803 году. Математическая запись:
C = kH · p
где C — молярная концентрация растворённого газа (моль/л), p — парциальное давление газа над раствором (атм или Па), kH — константа Генри, зависящая от природы газа, растворителя и температуры.
Встречается и обратная запись: p = KH · C, где KH — константа летучести (величина, обратная kH). В литературе используются несколько несовместимых систем единиц для константы Генри, поэтому при расчётах важно следить за размерностями.
Растворимость газов в жидкостях уменьшается с ростом температуры. Это связано с тем, что повышение температуры увеличивает кинетическую энергию молекул газа, облегчая их выход из раствора. Константа Генри kH снижается при нагреве.
Практический пример — растворимость O2 в чистой воде при нормальном атмосферном давлении (парциальное давление кислорода около 0,21 атм): при 0 градусах — около 14,6 мг/л, при 20 градусах — около 9,1 мг/л, при 30 градусах — около 7,5 мг/л. Эти значения критичны для аэрации водоёмов и станций водоподготовки.
Углекислый газ значительно более растворим, чем кислород или азот. При 25 градусах и давлении CO2 1 атм растворимость составляет около 1,45 г/л. Именно это свойство используется при карбонизации напитков: под давлением 2-4 атм концентрация CO2 возрастает пропорционально.
При проектировании газовых абсорберов закон Генри определяет равновесную концентрацию газа в жидкости на каждой ступени контакта. Разность между фактической и равновесной концентрацией — движущая сила массопереноса. Чем ниже константа Генри (выше растворимость), тем эффективнее абсорбция.
В системах водоподготовки и аквакультуры расчёт аэраторов основан на законе Генри: предельная концентрация растворённого кислорода определяется парциальным давлением O2 над водой. Повышение давления в аэраторе увеличивает насыщение.
Газированные напитки содержат CO2 под давлением 2-4 атм. При открытии бутылки давление падает до атмосферного, равновесная растворимость снижается, и избыточный CO2 выходит в виде пузырьков — прямое следствие закона Генри.
Удаление растворённых газов из воды (деаэрация) основано на обратном применении закона: при снижении парциального давления газа над жидкостью (вакуум или продувка паром) растворимость падает, и газ выделяется. Применяется в котельных, теплоснабжении и пищевой промышленности.
При погружении под воду давление растёт, и азот из воздуха усиленно растворяется в крови. При быстром подъёме давление падает, растворённый азот образует пузырьки — возникает декомпрессионная болезнь. Режимы декомпрессии рассчитываются с учётом закона Генри.
Закон Генри — фундаментальный инструмент для расчёта растворимости газов в жидкостях. Он определяет проектные параметры абсорберов, аэраторов, дегазаторов и систем карбонизации. При использовании константы Генри необходимо учитывать температурную зависимость, систему единиц и возможные химические реакции газа с растворителем.
Статья носит ознакомительный характер. Автор не несёт ответственности за последствия практического использования информации. При проектировании руководствуйтесь действующими нормативными документами и привлекайте квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.