Расчет процентного состава воздуха выделенного из воды
Принимая, что атмосферный воздух содержит 21% (об.) O2 и 79% (об.) N2, рассчитать процентный состав (по объему) воздуха, выделенного из воды, имевшей температуру 20°С. Коэффициент абсорбции кислорода при этой температуре равен 0,031, а азота - 0,0154.
Дано
`φ_text{атм.}(O_2) = 21%`
`φ_text{атм.}(N_2) = 79%`
`α(O_2) = 0.031`
`α(N_2) = 0.0154`
Найти
`φ_text{водн.}(O_2) = text{?}`
`φ_text{водн.}(N_2) = text{?}`
Решение
Относительное количество кислорода, перешедшего в воду, пропорционально его объёмной доле в атмосфере и коэффициенту абсорбции:
`V(O_2) = φ_text{атм.}(O_2) * α(O_2) * P = 0.21 * 0.031 * P = 0.00651 * P`
Аналогично для азота:
`V(N_2) = φ_text{атм.}(N_2) * α(N_2) * P = 0.79 * 0.0154 * P = 0.01217 * P`
Общее количество растворённого газа (в относительных единицах):
`V_text{общ.} = V(O_2) + V(N_2) = 0.00651 * P + 0.01217 * P = 0.01868 * P`
Объёмная доля кислорода в воздухе, выделенном из воды:
`φ_text{водн.}(O_2) = (100 * V(O_2)) / (V_text{общ.}) = (100 * 0.00651 * P) / (0.01868 * P) = 34.85%`
Объёмная доля азота в воздухе, выделенном из воды:
`φ_text{водн.}(N_2) = (100 * V(N_2)) / (V_text{общ.}) = (100 * 0.01217 * P) / (0.01868 * P) = 65.15%`
Ответ
`φ_text{водн.}(O_2) = 34.85%`
`φ_text{водн.}(N_2) = 65.15%`