在计算氢气分压时，为什么必须用大气压减去当时的饱和水蒸汽压作为理想气体状态方程中的压力？直接用大气
摘 要： 根据斐克分子扩散定理及能量、质量守恒原理，提出一种表面霜增长的简化模型。计算表明，模型与实验数据和其它结霜模型相当吻合，能够较真实地预估霜的成长规律。
主题词：结晶度，传导传热，对流传热，质量传递，数学模型
分类号:TK124
1 引 言
许多设备的壁面温度常低于0°C，此时如有含湿气流流过，并当气流中的水蒸汽分压力大于壁温所对应的饱和水蒸汽分压力时，结霜就会发生。许多学者从理论和实验上曾对此作了不少研究〔1〕，但人们对于结霜过程的了解还是远远不够的。本文提出一种简化模型，旨在为霜成长这一伴随有传热传质过程的复杂现象，提供一个比较简便而可靠的计算方法。
2 物理模型
研究图1所示空气-水蒸汽成霜系统，认为水蒸汽到达霜层表面后分成两个部分，其中一部分(用m1表示)直接在霜表面凝结成霜，使霜层增厚，剩余部分(用msd表示)扩散进入已有霜体，使其密度增加。
在结霜模型推导时假定：(1)霜层是一种多孔介质，由空气、水蒸汽和冰构成；(2)环境中的水蒸汽借助分子扩散进入霜体，斐克定律适用；(3)霜层中空气和水蒸汽分压力之和p=pa+pv保持不变；(4)霜的生长是瞬态的，但存在准稳态过程，在准稳态时期，认为霜层内部处于热平衡(稳定)状态；(5)霜体密度沿空间分布是均匀的，但对时间不定常；(6)水蒸汽服从理想气体状态方程。
2.1 扩散方程
根据扩散基本规律，霜层内沿x负方向水蒸汽和空气的扩散通量mv和ma分别可表示为
式中D为水蒸汽在霜层内的扩散率，p为压力，R为气体常数，T为开尔文温度，u为x方向气体整体流速，ρ为密度，τ为时间，B为霜层孔隙率即霜层中空气和水蒸汽占据的体积，由定义式B(ρa+ρv)+(1-B)ρi=ρf可知，其值影响霜体密度ρf的大小，下角标a、v、i及f分别表示空气、水蒸汽、冰和霜。
根据简化假定(3)及(6)，由上面两式消去μ，经推导，水蒸汽质流通量mv又可表示为
(1)
式中右边第一项表示由水蒸汽浓度梯度引起的扩散量，其中τs=1.1～1.2是为考虑霜层内扩散路径曲率而引入的修正系数〔2〕，右边第二项反映霜层中空气减少的影响，其值远小于第一项，可略去不计。
由于水蒸汽与霜体之间处于热力学平衡状态之中，由克劳修斯-克拉贝龙方程，略去小项霜比容后，有
(2)
式中ΔH为冰的升华潜热。将式(2)代入式(1)，经推导整理后，即得与霜体或霜层温度有关的水蒸汽质流通量计算式
(3a)
在霜层表面x=xs处，有
(3b)
msd将全部用于致密即增加霜体密度。
2.2 质量平衡方程
进入霜层的总质流通量mt可借助对流传质系数αD来表示
mt=msd+m1=αD(ρv,∞-ρv,s)
(4)
对平板，msd与霜体平均密度ρf的关系为
(5a)
m1与霜层厚度xs的关系为
(5b)
对半径为Ro的圆柱面，相应的关系式为
(6a)
(6b)
2.3 能量方程
对平板，根据结霜过程为准稳态的简化假定(4)，得霜层热传导方程为
(7)
式中λef为霜层综合热导率，在x=0边界上，有
(8)
求积式(7)，有
(9)
对于圆柱，可类似求解。
2.4 计算参数选取
(1)扩散系数D。该参数受霜层密度影响，本文采用文献〔3〕中的公式计算
(10)
式中p为空气压力，单位Pa，T为水蒸汽温度，单位K。
(2)对流换热系数α。采用光滑管的α乘以增强系数z=1.2～1.2的办法，来考虑霜表面粗糙度以及边界层上有渗透流动和边界移动对换热的影响〔4〕。
(3)对流传质系数αD。采用比拟关系式求解，即
α／αD=ρcpLe�2／3
(11)
式中路易斯准则Le=a/D。
(4)霜层热导率λef。霜层综合热导率λef可表示为
λef=λe+λv
(12)
其中，因结晶放热产生的效果为
(13)
作为一种混合物，霜层本身的热导率λe与其结构模型有关，其计算较为繁琐，详见文献〔5〕。
3 数值计算及结果分析
离散方程(5)和(6)，数值求积方程(9)，采用数值方法求解上述结霜问题。计算步骤如下：赋初值，由式(9)求解霜层表面温度Ts，由式(7)和(8)计算dT／dx，由式(3)求msd，若Ts＜0，根据式(4)、(5)和(6)求得下一时刻的霜层密度ρ和霜层厚度xs。若Ts＞0，则令Ts=0，在霜层总沉积量保持不变的情况下，适当减少霜层厚度，增加霜层密度，以使表面温度达到0°C。整个计算可取时间步长Δτ=30s～120s。
作者对湿空气外掠平板和圆柱成霜规律作了数值计算，结果如图2和图3所示。无论是平板还是圆柱表面结霜，按本文简化模型求得的结果与实验数据相当吻合。看来，对于普冷条件强迫流动下的表面结霜过程，将霜层密度看成定常条件(沿空间)，认为霜表面的实际对流换热系数等于光滑管表面的值乘以增强系数的处理办法，以及霜层中总压力与外界环境压力相等的简化假定，总体上均与实际的霜层增长过程比较接近。
图片可以上http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tjjs/980115.htm
空气中含有的水蒸气是江、河、湖、海以及大地表层中的水不断蒸发而来的，当夜间气温降低时，水蒸气会在地面、花草、石块上形成露水；深秋或冬天的夜晚，地
面的温度迅速降低到0℃以下，空气中的水蒸气就会在地面、花草、石块上形成霜．分析上述现象，指出其中的物态变化，并说明它们是放热过程还是吸热过程．
lz这个问题我刚想明白。不能用的原因是我们平时用来计算的气体比例是该气体在干燥空气中的占比，不是该气体在湿润空气中的占比。
如下图的公式就是利用干燥气体中氧气的占比计算的，所以用这个占比之前必须减去水蒸汽压才可以用；如果不减去直接乘的话，相当于把部分水蒸汽当成了氧气，这就不对了。
不过要是知道氧气在一定湿度气体中的占比，那么就像lz说的，直接用总的大气压✖️这个占比就行。可惜大多数情况下是不知道的。
兄弟你弄明白了嘛，我也想知道为啥
既然就是氢气的分压，就要把与氢气混合的气体的分压减去才行。
你是要造原子弹吗？
啊？不是呀。化学实验思考题
。。
在计算氢气分压时，为什么必须用大气压减去当时的饱和水蒸汽压作为理想气体状态方程中的压力？直接用大气视频
相关评论：
党罡咽lz这个问题我刚想明白。不能用的原因是我们平时用来计算的气体比例是该气体在干燥空气中的占比，不是该气体在湿润空气中的占比。如下图的公式就是利用干燥气体中氧气的占比计算的，所以用这个占比之前必须减去水蒸汽压才可以用；如果不减去直接乘的话，相当于把部分水蒸汽当成了氧气，这就不对了。不...
党罡咽氢分压取决于反应系统压力和氢纯度，氢分压提高对催化反应有好处，一方面可以抑制结焦反应，降低催化剂失活速率；另一方面可以提高HDS、HDN和HDM的脱除率，同时又可以促进稠环芳烃加氢饱和反应。所以，应当在设备和操作允许的范围内，尽量提高反应系统的氢分压。
党罡咽因此，要计算氢气分压为 200kpa 时的浓度，需要知道容器的体积和温度。如果容器的体积和温度是已知的，可以将这些数值代入上述公式中，计算出氢气的浓度。需要注意的是，这个公式只适用于理想气体，对于实际气体可能会有一定的偏差。如果需要更加精确的计算，可以考虑使用状态方程或者实验测量等方法。
党罡咽你需要使用容器本身的体积。继续，如果再加入1摩尔氢气(H2)，此时我们假设容器内没有先前的氮气，要计算氢气的压强P2，同样需要使用容器的体积。两次气体的加入都会增加压强，因此总的压强P等于P1加上P2，这就是道尔顿分压定律的基本原理。
党罡咽1、防止气体溶解：根据亨利定律，气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比。这个原理被应用于饮料制造和汽泡水等碳酸饮料的生产中。通过控制气体的分压，可以调整饮料中的气泡含量和口感。2、气体收集和分离：气体分压可以用于收集和分离混合气体中的不同成分。通过调整气体分压，可以选择性地收集或分离...
党罡咽近似为浓度c = 1 mol\/L 对于H2，标准状态是分压p(H2) = pΘ = 100 kPa（也有书上是101325 Pa）而题目又说，H2分压保持不变，所以 实际H2分压p(H2) = pΘ = 100 kPa 于是就与能斯特方程中的lg后面分母 p(H2)\/pΘ = 1 所以就只有 lg [H+]^2 了 后面就不需要解释了吧 ...
党罡咽接着，你再加入1摩尔氢气（H2），假设之前的氮气不存在。这时，你想要计算新加入的氢气在容器内的压强P2，同样，你依然会使用容器的体积，因为每一种气体都是独立占据这部分空间的。当两种气体都存在时，总压强会是两者分压的和，这就是道尔顿分压定律的核心：总压强P等于各气体分压之和，即P = P1...
党罡咽所以氢气的分压等于总压（98.6kPa）减去水气的分压（3.17kPa），得95.43kPa 第二问先求氢气的分体积（也是道尔顿定律），2.50×（95.43÷98.6）≈2.42L 再用理想气体状态方程pV=nRT得n=pV\/RT（其中R是常数，p是压强，V是体积，T是温度而且是开氏温标，n是摩尔数）求得n≈0.09 接下来...
党罡咽要计算在给定温度和压强下，由氧化碳和氢气组成的混合物的分压，我们需要知道每种气体的摩尔比例和总的压强。假设氧化碳和氢气的摩尔比例为1:3，即氧化碳的物质的量为1摩尔，而氢气的物质的量为3摩尔。这意味着在给定的混合物中，氢气的物质的量是氧化碳的三倍。现在，我们需要计算氧化碳和氢气各自...
党罡咽因为PV=NRT，在题中V R T均为固定值，所以P和N成正比。计算氧气、氢气、氮气的物质的量比=7:112:8 氧气分压=100*7\/（112+7+8）Kpa=5.5Kpa 氢气分压=100*112\/（112+7+8）Kpa=88.2Kpa 氮气分压=100*8\/（112+7+8）Kpa=6.3Kpa ...
