Cтраница 1

Растворенный воздух удаляют из суспензии смолы в буфере путем деаэрирования. Благодаря этому в колонке не образуются воздушные карманы и частички смолы упаковываются равномерно.  

Растворенный воздух не оказывает влияния на скорость распространения упругих волн, поэтому скорость звука а определяется по формуле Кортевега.  

Растворенный воздух следует удалять, пропуская диоксид углерода.  

Растворенный воздух повышает окисляемость минеральных рабочих жидкостей, загрязняя тем самым рабочую жидкость и стабилизируя эмульсию, возникающую при работе гидравлической системы. Одновременно растворенный воздух влияет на физико-химические свойства жидкости, в частности на ее вязкость. Жидкость, содержащая растворенный в ней под избыточным давлением воздух, изменяет свою вязкость как за счет повышения давления, так и за счет увеличения содержания растворенного воздуха. При этом давление увеличивает вязкость, а растворенный воздух, наоборот, уменьшает, влияя на изменение вязкости значительно сильнее, чем давление.  

Растворенный воздух всегда присутствует в охлаждающей воде, однако он может оказывать влияние лишь в том случае, если конденсация осуществляется непосредственным соприкосновением пара и охлаждающей среды. В современных полностью сварных конструкциях установки, а также в результате применения различных коррозионностойких покрытий подсос воздуха в аппарат при обычном вакууме практически отсутствует. Такие подсосы возможны через фланцевые соединения, штоки вентилей и сальники насосов.  

Растворенный воздух увеличивает взрывоопасность масляных паров. При растворении воздуха в масле изменяется соотношение между входящими в состав воздуха газами.  

Растворенный воздух имеет около 33 % кислорода.  

Полностью растворенный воздух практически не влияет на физико-механические свойства масел, однако способствует пенообразованию при понижении давления в системе.  

Удалить растворенный воздух проще всего вакуумированием (- 50 мм рт. ст. или меньше) контейнера с перемешиваемой подвижной фазой, вакуумирование проводите вплоть до видимого выделения пузырьков.  

Удаление растворенного воздуха из сырья необходимо для уменьшения количества накапливающихся инертных rasoiB, вызывающих повышение давления в системе. Это удаление производится в вакуум-деаэраторе перед вводом сырья в фильтры с хлористым кальцием. Так как некоторое проникновение воздуха в систему все же неизбежно, принимают меры для непрерывного вывода его.  

Влияние растворенного воздуха на работу гидравлических устройств наиболее ощутимо проявляется в тех из них, которые содержат значительные объемы, заполненные рабочей жидкостью, давление и температура которой меняются. В электрогидравлических сервомеханизмах такими устройствами являются исполнительные механизмы и соединительные трубопроводы.  

Наличие растворенного воздуха способствует возникновению процессов ионизации, приводящих к разложению пропитывающей жидкости и сокращению срока службы конденсаторов.  

Кислород вместе с другими газами, входящими в состав воздуха, легко растворяется в воде.

Сколько же воздуха может раствориться в воде? Говорить о растворимости воздуха в целом нельзя, нужно говорить о растворимости каждой составной части воздуха в отдельности.

Кислород, азот, аргон, двуокись углерода и другие газы обладают различной растворимостью. При одинаковых температуре и давлении чистого кислорода в воде растворится почти в 2 раза больше, чем азота, а углекислого газа - в 35 раз больше, чем кислорода.

Однако существуют общие закономерности для всех газов. Чем выше температура жидкости, тем меньше растворимость газов. В литре чистой воды при нормальном атмосферном давлении, равном 760 миллиметрам ртутного столба, и при температуре 0° растворяется около 50 кубических сантиметров чистого кислорода. А при температуре 30° - примерно в 2 раза меньше. Чистого азота при температуре 0° и нормальном атмосферном давлении растворится 24 кубических сантиметра, а при температуре 30°-14 кубических сантиметров.

Чем выше давление газа над жидкостью, тем больше его растворимость.

Если в закрытом сосуде, наполненном на одну треть водой, создать давление в 2 атмосферы, то газа растворится вдвое больше, чем при 1 атмосфере. И, наоборот: при пониженном давлении газа растворится во столько же раз меньше, во сколько ниже давление.

Два равных объема различных газов, смешанных при давлении в 1 атмосферу, растворяясь в воде, будут вести себя как два самостоятельно существующих газа, находящихся под давлением в У 2 атмосферы. Растворимость каждого из них будет в 2 раза меньше их растворимости при нормальном атмосферном давлении.

Воздух - это смесь газов. Так как в воздухе содержится 21 процент кислорода, то его парциальное давление, то есть та часть давления, которая падает только на кислород, будет в 5 раз меньше давления воздуха. Поэтому кислорода воздуха при нормальном атмосферном давлении растворится в воде в 5 раз меньше, чем чистого кислорода при том же давлении.

В самом деле, если при нормальном давлении и при температуре 0° насытить воду не чистым кислородом, а воздухом, то в литре воды растворится только 10 кубических сантиметров кислорода вместо 50, а азота из воздуха растворится 19 кубических сантиметров вместо 24.

Чтобы растворить газ в воде, его нужно привести в соприкосновение или перемешать с водой; чтобы вытеснить газ из воды, воду нужно подогреть. Доведя температуру воды до 100°, можно почти полностью вытеснить из нее газ.

Возьмите колбу, наполненную доверху водой, закройте ее пробкой, в которую вставлена загнутая стеклянная трубка. Второй конец этой трубки вставьте в стакан с водой и наденьте на этот конец трубки наполненную водой пробирку. Доведите воду в колбе до кипения. В опрокинутой пробирке появится газ, тот самый газ, который был растворен в воде до ее кипячения.

Хотя до кипячения вода соприкасалась только с воздухом, но в силу различной растворимости кислорода и азота состав вытесненного газа будет существенно отличаться от состава обычного воздуха. В него входит 1 объем кислорода и 2 объема азота. А это означает, что в полученном газе кислорода уже не 21, как в воздухе, а 33 процента.

В обыкновенной, неочищенной воде, кроме растворенного газообразного кислорода, имеется еще кислород, входящий в состав растворенных в ней солей. Этот кислород вытеснить кипячением нельзя, так как он прочно связан с каким-нибудь другим элементом.

Чтобы освободить воду от солей, ее нужно перегнать.

Прибор для перегонки состоит из колбы для кипячения воды, холодильника, где конденсируются пары, и приемника, куда стекает дистиллированная вода.

Полученная таким образом вода содержит только растворенные газы, которые можно вытеснить кипячением.

Что же содержится в воде, в которой нет ни солей, ни растворенных газов?

Вода, как и всякое химическое соединение, состоит из однородных молекул.

В состав молекулы воды (Н 2 O) входит 2 атома водорода и 1 атом кислорода, тесно связанные между собой.

Разделить, разорвать молекулу воды на ее составные части нелегко, на это нужно затратить энергию.

Молекулярный вес воды равен 18. Он состоит из 2 атомных весов водорода, равных 2 единицам, и атомного веса кислорода - 16. Следовательно, в молекуле воды содержится около 89 процентов кислорода и около 11 процентов водорода. В килограмме воды насчитывается 890 граммов кислорода.

Это означает, что все реки, моря и океаны состоят главным образом из кислорода.

Вода занимает три четверти земной поверхности.

Но в природе вода встречается не только в жидком виде. В полярных странах и на высоких горах круглый год сохраняются огромные толщи льда и снега. Большие количества воды мы встречаем в воздухе в виде пара.

Животные и растения больше чем наполовину состоят из воды. В человеческом организме, при среднем весе тела 65-70 килограммов, содержится до 40 килограммов воды.

ольга романова
Опыты с воздухом

Опыты с воздухом .

Цель : продолжать знакомить детей с неживой природой, чтобы формировались правильные и объективные знания. Умение анализировать явления, вещества, выделять прежде всего свойства по внешним, наглядным, чувственно-воспринимаемым качествам (ясно, снег, тепло, дует ветер) . Развивать правильное представление об окружающей деятельности. Показать значение воздуха , способы и приемы его обнаружения. Способствовать развитию и знаниям детей. Дать правильное представление об окружающей действительности. Воспитывать интерес и стремление к новым знаниям, любопытство , познавательный интерес. Заботится об экологической среде, любить и охранять нашу природу. Стимулировать активную умственную деятельность.

Оборудование : стакан, посуда с водой, горсть земли, лист бумаги, кусок ткани (носовой платок, два стакана горячей воды, градусник для измерения воды.

Словарь : колба, неживая природа, бактерии, газообразное тело, атмосфера, кислород, углекислый газ, азот, пустоты, прозрачный, бесцветный, расширение, сжимание, свойство, экология, водяной пар, авария, фильтры, пылеулавливатели.

Предварительная работа : кратковременные, но систематические наблюдения в естественной обстановке за явлениями неживой природы. Практическая деятельность и игры. Обобщающие беседы – двух видов :

Первый вид : беседы, уточняющие представления, полученные на предшествующих этапах эксперимента.

Второй вид : беседы после рассказов воспитателя, чтение отрывков из художественных произведений.

Воздух

Вы уже знаете, что воздух относится к неживой природе.

Для чего он нужен?

Попробуем задержать дыхание.

Долго ли мы смогли находится в таком состоянии?

Нет, потому что воздухом мы дышим и делаем это непрерывно. Известно, что без еды человек может прожить несколько недель. Без воды проживет несколько дней, а без воздуха – лишь несколько минут. Воздухом дышат не только люди, но и животные, растения, некоторые бактерии.

Воздух вокруг нас .

Воздух газообразное тело . Он, как и любое другое тело, занимает определенное место.

Давайте это проверим.

Опыт .

Опустим пустой стакан вверх дном в посуду с водой.

Заполняет ли вода стакан? (нет) .

Почему он не заполняется, и где находится воздух ?

Узнать об этом нам помогут опыты .

Опыты .

1. Возьмем пустую бутылку, и будем погружать ее в посуду с водой.

Что выходит из бутылки? (пузырьки, пузырьки воздуха ) .

Почему? (бутылка заполняется водой, и из нее выходит воздух ) .

2. В стакан с водой бросим комок земли.

Выделяются ли из него пузырьки воздуха ? (да) .

3. Нальем в стакан холодной воды. И будем наблюдать за тем, как постепенно на стенках стакана появляются пузырьки.

Что это за пузырьки? (это пузырьки воздуха ) .

4. Помашем тетрадью перед лицом.

Что мы чувствуем? (дуновение ветра, движение воздуха ) .

Посмотрим в окно, и мы видим, как качаются ветки деревьев, колышется трава.

Почему это происходит? (ветер приводит воздух в движение ) .

Следовательно, воздух заполняет все пустоты. Он есть в почве, воде, вокруг нас.

Воздух толстым слоем окружает Землю. Слой воздуха вокруг Земли называют атмосферой. Атмосфера состоит из несколько слоев, расположенных один над другим, как этажи дома. В слое, богатом кислородом, живут люди, животные, растения и другие живые организмы.

Толстый слой чистого воздуха хорошо пропускает солнечные лучи. Освещенный Солнцем, он кажется голубым. Поэтому и безоблачное небо – голубое.

Свойства воздуха .

Воздух окружает Землю , он есть везде, но мы его не видим, не ощущаем. Воздух прозрачный , бесцветный, не имеет запаха. Это свойство воздуха . Кроме названных, у воздуха есть и другие свойства.

Узнать о них нам помогут опыты .

Опыты .

1. В стакан с водой опустим вверх дном колбу так, чтобы в нее не вошла вода. Будем нагревать колбу руками. Из нее выходят пузырьки воздуха

2. Не вынимая колбы из воды, положим на нее холодную влажную ткань. В колбу начнет набираться вода.

Почему это происходит?

При нагревании воздух расширяется , а при охлаждении – сжимается.

Теплый воздух легче холодного . Он поднимается вверх, а холодный опускается в низ.

Воздух имеет еще одно интересное свойство, очень важное для людей, животных, растений.

Узнать о нем нам поможет еще один опыт .

3. Возьмем два стакана с горячей водой. Измерим температуру воды в них. Один стакан оставим открытым. Второй накроем большим стаканом. Спустя некоторое время опять измерим температуру воды в обоих стаканах. Сравним температуру воды в стаканах. Она стала разной.

А почему она стала разной?

В накрытом стакане вода осталась горячей потому, что между стаканами был воздух . А воздух плохо проводит тепло.

Это свойство воздуха можно наблюдать в природе. На зиму у зверей отрастает густая шерсть, а у птиц появляется пух. Между густыми волосками шерсти и пушинками много воздуха . Он сохраняет тепло тела животных.

Зимой некоторые травянистые растения – озимая пшеница, рож, земляника не отмирают, а остаются зелеными. Но не гибнут они только тогда, когда они укрыты толстым слоем пушистого снега. Почему? Если снег пушистый, то между снежинками много воздуха , который плохо проводит тепло. Тепло сохраняется около растений и согревает их в мороз.

Из чего состоит воздух .

Мы уже знаем, что воздух – это газообразное тело. Он состоит из разных газообразных веществ : азота, кислорода, углекислого газа и других газов.

Больше всего в воздухе азота . Он непригоден для дыхания.

Кислород составляет пятую часть на Земле. Его вырабатывают и выделяют в воздух только зеленые растения. Кислород растворяется в воде. Растворенным кислородом дышат растения и животные, обитающие в водоемах. Кислород необходим для дыхания людям, животным, растениям и другим живым организмам.

Углекислый газ попадает в воздух при горении , извержении вулканов, следствии перегнивания остатков растений и животных. При дыхании живые организмы поглощают из воздуха кислород , а выделяют углекислый газ.

В воздухе есть водяной пар . Он выделяется в воздух листьями растений , при дыхании люде и животных. А также в результате испарения воды из почвы, с поверхности озер, морей и океанов. Если в воздухе водяного пара мало , то он сухой. Если водяного пара много, воздух становится влажным . Воздух часто содержит пыль , сажу, дым, радиоактивные и другие вредные вещества. Они загрязняют воздух .

Сбережем воздух чистым .

Нас окружает воздух . Им дышат живые организмы. Но для дыхания необходим чистый воздух . Загрязненный воздух вызывает разные заболевания. Он может быть причиной гибели живых организмов. Как в воздух попадают вредные вещества? Они содержатся в дыму фабрик, заводов, шахт, доменных печей, котелен. Отравляют воздух отработанные газы автомобилей, самолетов, тракторов, мотоциклов. Много опасных для здоровья человека веществ попадают в воздух при авариях на химических заводах, атомных станциях. Бедой не только для Украины, но и для многих других стран мира стала авария на Чернобыльской атомной станции.

Наше государство заботится о чистоте воздуха . В Украине принят закон об охране воздуха . Он требует, чтобы на всех предприятиях установили специальные фильтры, пылеулавливатели. Они задерживают ядовитые и радиоактивные вещества, пыль, сажу, газы.

Незаменимым помощником человека в очистке воздуха являются растения . Растения поглощают из воздуха углекислый газ и обогащают его кислородом. Своими листьями они задерживают пыль, сажу, другие вредные вещества.

Каждое дерево и куст, посаженные нами, будут очищать воздух не только нашего города, но и всей планеты.

Ознакомление с воздухом и его некоторыми свойствами проводится на нескольких занятиях.

Серия занятий состоит из нескольких этапов :

1 этап. Систематические наблюдения в естественной обстановке за явлениями неживой природы.

2 этап. Практическая деятельность и игры.

3 этап. Обобщающие беседы – двух видов.

№ 1 - беседы, уточняющие представления, полученные на предыдущих этапах.

№ 2 - беседы после рассказов воспитателя, чтение отрывков из художественных произведений (путешествие капельки, почему воздух и солнце необходимы растениям, и др.).

Подумай и понаблюдай.

1. Почему птицы нахохливаются в сильный мороз?

2. Когда лучше сохраняется тепло в комнате : если окно застеклено толстым слоем или оно с двойными рамами?

3. Почему в морозную погоду люди предпочитают носить одежду из искусственного или натурального меха?

4. Почему нужно ежедневно проветривать группу?

5. Почему растения являются незаменимыми помощниками человека в очистке воздуха ? Обоснуй свое мнение.

6. Как заботятся о чистом воздухе у нас в городе ?

Вопросы по теме.

1. К каким телам относится воздух ?

2. Почему без воздуха не возможна жизнь на Земле?

3. Как доказать, что воздух занимает определенное место?

4. Где находится воздух ?

5. Что такое атмосфера?

6. Какие свойства имеет воздух ?

7. При помощи каких опытов можно доказать , что при нагревании воздух расширяется , а при охлаждении – сжимается?

8. Какое значение имеет свойство воздуха плохо проводить тепло? Приведи примеры.

9. Назови газообразные вещества, из которых состоит воздух .

10. Какое значение в природе имеет кислород?

11. Откуда в воздух попадает кислород ?

12. Как в воздух попадает углекислый газ?

13. Как в воздух попадает водяной пар?

14. Назови вещества загрязняющие воздух ?

15. Какие вещества загрязняют воздух ?

16. Как наше государство заботится о чистоте воздуха ?

17. Какой воздух полезен для здоровья? Почему?

Кроме адсорбции на поверхности (§ 258), при соприкосновении тел (например, двух жидкостей или газа и жидкости) молекулы каждого из них могут проникать в объем, занимаемый другим телом. Это проникновение носит название растворения. В результате растворения растворенное тело равномерно распределяется по объему растворителя и только в поверхностном слое в силу адсорбции концентрация проникшего вещества может быть повышенной. Явление растворения есть результат диффузии (§217) по всему объему вещества, адсорбированного в поверхностном слое.

Рассмотрим сначала растворение газов в жидкостях. Нальем в стакан воды из водопровода. Мы увидим, что из воды выделится множество мельчайших пузырьков, которые поднимутся вверх или удержатся около стенок стакана. Откуда взялись эти пузырьки и что в них находится? Это - газы, которые при повышенном давлении, всегда существующем в водопроводных трубах, были растворены в воде в значительном количестве. При вытекании воды из крана давление в ней резко уменьшается. Кроме того, вода из водопровода в комнате обычно начинает нагреваться, так как воздух в комнате теплее. Эти изменения ведут к тому, что равновесие между газами, растворенными в воде, и газами вне ее нарушается и газы начинают выделяться из воды в виде пузырьков. Обычно это те же газы, которые составляют воздух: кислород, азот, углекислый газ и т. д.

При нагревании воды и особенно при кипячении ее растворенные в ней газы удаляются почти полностью. Присутствие газов в сырой воде и отсутствие их в кипяченой воде являются причиной того, что кипяченая и сырая вода отличаются по вкусу.

Наблюдать растворение воздуха в воде можно при помощи опыта, похожего на опыт с адсорбцией газов углем. Прокипятим в течение некоторого времени воду в колбе и дадим ей остыть. Осторожно, не встряхивая колбы, присоединим к ней жидкостный манометр. Теперь встряхнем колбу так, чтобы большая поверхность воды сразу пришла в соприкосновение с воздухом в колбе. Мы увидим, что манометр покажет заметное уменьшение давления воздуха в колбе. Следовательно, часть воздуха поглотилась водой. Однако, после того как мы хорошо взболтаем воду, дальнейшее растворение прекратится. Получится, как говорят, насыщенный раствор.

Как происходит растворение газа в воде? Пусть над водой находится воздух. Тепловое движение молекул приводит к тому, что сквозь границу вода - воздух проходят и молекулы воды и молекулы воздуха. Проникновение молекул воды в воздух есть не что иное, как испарение; рассмотрение этого явления отложим до гл. XVII. Проникновение молекул газов, составляющих воздух, в воду и дальнейшая диффузия их по всему объему воды - это растворение воздуха в воде. Конечно, часть молекул газа, уже проникших в воду, выходит из нее в силу того же теплового движения. Но пока число молекул газа (например, кислорода) в воде незначительно, за единицу времени выходит из воды меньше молекул газа, чем входит в нее из окружающей атмосферы. Таким образом, число молекул газа в воде продолжает увеличиваться, т. е. продолжается растворение газа в жидкости. Когда, наконец, число молекул газа в жидкости станет так велико, что за единицу времени столько же молекул газа успевает выйти из воды, сколько в нее проникает, дальнейшее увеличение числа молекул газа в воде (дальнейшее растворение) прекратится. Полученный раствор носит название насыщенного. В таком случае говорят, что жидкость находится в равновесии с газом.

Здесь слово «равновесие» употребляется в более общем смысле, чем в механике. Мы говорим, что система «вода, воздух, растворенный в ней, и воздух над поверхностью воды» находится в равновесии, если количество растворенного воздуха с течением времени не меняется, хотя отдельные молекулы то входят, то выходят из раствора. Такое равновесие называют подвижным или динамическим (§248). Иногда вместо слова «равновесие» применяют выражение «стационарное состояние».

Масса газа, которая может раствориться в единице объема жидкости, называется растворимостью. Она зависит от температуры и от парциального (§239) давления данного газа над жидкостью. Опыт показывает, что при насыщении масса растворенного в жидкости газа пропорциональна парциальному давлению этого газа над жидкостью (закон Генри). Этим пользуются, например, при газировании воды. При газировании вода приводится в длительное соприкосновение с углекислым газом, имеющим большое давление; поэтому в воде растворяется большое количество углекислого газа. Когда газированную воду наливают в стакан, газ выделяется обильными пузырьками.

Явление растворения газов в жидкости имеет большое значение в водолазном деле. Водолазов, пробывших длительное время на большой глубине, нельзя быстро поднимать на поверхность воды. Кровь водолаза, дышащего воздухом под большим давлением, насыщена азотом (кислород не следует принимать во внимание, так как он быстро связывается с кровью химически). При быстром подъеме азот может выделиться из крови внутри кровеносных сосудов в виде пузырьков и закупорить их, что крайне опасно.

Масса газа, растворенного в жидкости, зависит также от температуры. Мы уже говорили, что, нагревая воду, заставляем выделиться растворенный в ней воздух. Растворимость газа в жидкости при повышении температуры почти всегда уменьшается. В табл. 13 указаны растворимости в воде некоторых газов при различных температурах. Наконец, растворимость, газа зависит от природы жидкости и газа. Например, кислород растворяется в воде в количестве примерно вдвое большем, чем азот. Это обстоятельство имеет большое значение для жизни живых организмов в воде.

Таблица 13. Растворимость в воде некоторых газов при различных температурах (в г/л)

	Температура,
Кислород
Углекислый газ
Хлористый водород

Отметим, что газы могут растворяться также и в твердых телах. Например, некоторые металлы способны растворять определенное количество газов (в особенности водорода), причем скорость диффузии, а следовательно, и растворения увеличивается при повышении температуры. Вследствие этого такие металлы нельзя считать непроницаемыми для газов. Так, например, сильно нагретый металл палладий довольно легко пропускает сквозь себя водород.

Кроме адсорбции на поверхности (§ 258), при соприкосновении тел (например, двух жидкостей или газа и жидкости) молекулы каждого из них могут проникать в объем, занимаемый другим телом. Это проникновение носит название растворения. В результате растворения растворенное тело равномерно распределяется по объему растворителя и только в поверхностном слое в силу адсорбции концентрация проникшего вещества может быть повышенной. Явление растворения есть результат диффузии (§217) по всему объему вещества, адсорбированного в поверхностном слое.

Рассмотрим сначала растворение газов в жидкостях. Нальем в стакан воды из водопровода. Мы увидим, что из воды выделится множество мельчайших пузырьков, которые поднимутся вверх или удержатся около стенок стакана. Откуда взялись эти пузырьки и что в них находится? Это - газы, которые при повышенном давлении, всегда существующем в водопроводных трубах, были растворены в воде в значительном количестве. При вытекании воды из крана давление в ней резко уменьшается. Кроме того, вода из водопровода в комнате обычно начинает нагреваться, так как воздух в комнате теплее. Эти изменения ведут к тому, что равновесие между газами, растворенными в воде, и газами вне ее нарушается и газы начинают выделяться из воды в виде пузырьков. Обычно это те же газы, которые составляют воздух: кислород, азот, углекислый газ и т. д.

При нагревании воды и особенно при кипячении ее растворенные в ней газы удаляются почти полностью. Присутствие газов в сырой воде и отсутствие их в кипяченой воде являются причиной того, что кипяченая и сырая вода отличаются по вкусу.

Наблюдать растворение воздуха в воде можно при помощи опыта, похожего на опыт с адсорбцией газов углем. Прокипятим в течение некоторого времени воду в колбе и дадим ей остыть. Осторожно, не встряхивая колбы, присоединим к ней жидкостный манометр. Теперь встряхнем колбу так, чтобы большая поверхность воды сразу пришла в соприкосновение с воздухом в колбе. Мы увидим, что манометр покажет заметное уменьшение давления воздуха в колбе. Следовательно, часть воздуха поглотилась водой. Однако, после того как мы хорошо взболтаем воду, дальнейшее растворение прекратится. Получится, как говорят, насыщенный раствор.

Как происходит растворение газа в воде? Пусть над водой находится воздух. Тепловое движение молекул приводит к тому, что сквозь границу вода - воздух проходят и молекулы воды и молекулы воздуха. Проникновение молекул воды в воздух есть не что иное, как испарение; рассмотрение этого явления отложим до гл. XVII. Проникновение молекул газов, составляющих воздух, в воду и дальнейшая диффузия их по всему объему воды - это растворение воздуха в воде. Конечно, часть молекул газа, уже проникших в воду, выходит из нее в силу того же теплового движения. Но пока число молекул газа (например, кислорода) в воде незначительно, за единицу времени выходит из воды меньше молекул газа, чем входит в нее из окружающей атмосферы. Таким образом, число молекул газа в воде продолжает увеличиваться, т. е. продолжается растворение газа в жидкости. Когда, наконец, число молекул газа в жидкости станет так велико, что за единицу времени столько же молекул газа успевает выйти из воды, сколько в нее проникает, дальнейшее увеличение числа молекул газа в воде (дальнейшее растворение) прекратится. Полученный раствор носит название насыщенного. В таком случае говорят, что жидкость находится в равновесии с газом.

Здесь слово «равновесие» употребляется в более общем смысле, чем в механике. Мы говорим, что система «вода, воздух, растворенный в ней, и воздух над поверхностью воды» находится в равновесии, если количество растворенного воздуха с течением времени не меняется, хотя отдельные молекулы то входят, то выходят из раствора. Такое равновесие называют подвижным или динамическим (§248). Иногда вместо слова «равновесие» применяют выражение «стационарное состояние».

Масса газа, которая может раствориться в единице объема жидкости, называется растворимостью. Она зависит от температуры и от парциального (§239) давления данного газа над жидкостью. Опыт показывает, что при насыщении масса растворенного в жидкости газа пропорциональна парциальному давлению этого газа над жидкостью (закон Генри). Этим пользуются, например, при газировании воды. При газировании вода приводится в длительное соприкосновение с углекислым газом, имеющим большое давление; поэтому в воде растворяется большое количество углекислого газа. Когда газированную воду наливают в стакан, газ выделяется обильными пузырьками.

Явление растворения газов в жидкости имеет большое значение в водолазном деле. Водолазов, пробывших длительное время на большой глубине, нельзя быстро поднимать на поверхность воды. Кровь водолаза, дышащего воздухом под большим давлением, насыщена азотом (кислород не следует принимать во внимание, так как он быстро связывается с кровью химически). При быстром подъеме азот может выделиться из крови внутри кровеносных сосудов в виде пузырьков и закупорить их, что крайне опасно.

Масса газа, растворенного в жидкости, зависит также от температуры. Мы уже говорили, что, нагревая воду, заставляем выделиться растворенный в ней воздух. Растворимость газа в жидкости при повышении температуры почти всегда уменьшается. В табл. 13 указаны растворимости в воде некоторых газов при различных температурах. Наконец, растворимость, газа зависит от природы жидкости и газа. Например, кислород растворяется в воде в количестве примерно вдвое большем, чем азот. Это обстоятельство имеет большое значение для жизни живых организмов в воде.

Таблица 13. Растворимость в воде некоторых газов при различных температурах (в г/л)

Отметим, что газы могут растворяться также и в твердых телах. Например, некоторые металлы способны растворять определенное количество газов (в особенности водорода), причем скорость диффузии, а следовательно, и растворения увеличивается при повышении температуры. Вследствие этого такие металлы нельзя считать непроницаемыми для газов. Так, например, сильно нагретый металл палладий довольно легко пропускает сквозь себя водород.