気体の溶解

質問

最近、気体の溶解に関して勉強し始めたのですが、分からないことがあるので質問させてください。

ある深さの水中で酸素の気泡を離したとすると、その酸素が溶け終わるのに掛かる時間、上昇速度、また上昇距離はどのような計算で求めることができるのでしょうか。

仮に深さを2mとして、環境は水（静止流体）、酸素の半径を1mmとすると、どうでしょうか。
初心者なために条件が不足しているかもしれませんので、指摘していただけると嬉しいです。

最後に、気体の溶解はどのような本に詳しく書かれているのでしょうか。

回答No.2

orcus0930

かなり難しいですよ

まず、溶け終わるをどう定義するか。
気泡の直径が気泡が肉眼で確認できなくなるまで小さくなるとしましょうか。

次に、化学は反応を反応前と反応後で考えるとこが多いですが、
この問題では時間を考慮に入れなければなりません。

気体の溶解に関しては、最終的に溶解する量はヘンリーの法則にしたがいますが、
単位時間当たりの溶解する量はその時点での気泡の圧力などの多変数関数としてあらわされるはずです。
おそらく指数関数的に減少する関数でしょう。

また、気泡の圧力は水深によりますね。
そうなると、時間tでの気泡の位置が必要になりますが、
ここからは物理学ですね。
気泡に関する運動方程式でも立てて、位置や速度を出してみましょう。
ここで、直径や、浮力、気泡内の酸素の物質量が変化するころに注意しないといけませんね。

まだまだ、考えないといけないことはたくさんありそうですが、
これらから、気泡の直径の時系列関数を出して、それが肉眼で見える大きさよりも小さくなるまでの時間を求める。

こんな感じのステップを踏んでいくんだと思います。

参考までにどうぞ

お礼

かなり大変なステップですね。
一つずつ考えていこうと思います。
ありがとうございました。

回答No.1

noname#160321

>気体の溶解はどのような本に…
化学工学の本でしょう。
他のご質問も化学工学の専門家(超が付く)でないと瞬時には答えられないものばかりです。

お礼

やはり難しいですよね。ありがとうございました。