Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Шмидт-Ниельсен К. -> "Физиология животных. Приспособление и среда" -> 10

Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.

Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. Под редакцией Крепса Е. М. — М.: Мир, 1982. — 416 c.
Скачать (прямая ссылка): fizjuv1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 173 >> Следующая


ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ

Количество газа, растворенного в данном объеме воды, зависит от давления газа. Если это давление увеличить вдвое, вдвое больше газа будет растворено. Пропорциональность между дав-

Таблица 1.3

Кислород 34,1 мл O2

Азот 16,9 мл N2

Двуокись углерода 1019,0 мл CO2

24 Глава 1. Дыхание в воде

лением и количеством растворенного газа известна под названием закона Генри и записывается следующим образом:

^g = a~760~' ^?°'

где а — коэффициент растворимости (см. табл. 1.3); уравнение дает нам число миллилитров газа (Vg, при СТДС), растворенных в воде при данном давлении (-Pg)1 выраженном в мм рт. ст.

Растворимость газовых смесей зависит от парциального давления каждого газа, находящегося в газовой фазе. Каждый газ растворяется в соответствии со своим собственным парциальным давлением в газовой фазе независимо от присутствия других газов.

Растворимость газов уменьшается с повышением температуры. Большинство знает это по собственному опыту. Когда мы открываем бутылку теплой содовой воды или пива (боже упаси!), жидкость проявляет гораздо большее стремление пениться и выливаться, чем в холодном состоянии. Точно также, когда мы смотрим на котелок с водой, подогреваемый на плите, видно, что задолго до того, как начнется кипение, на стенках начинают образовываться мелкие пузырьки; эти пузырьки содержат газ, выталкиваемый из раствора по мере повышения температуры. Таким образом, растворимость газов в воде ведет себя прямо противоположно растворимости твердых тел, которые в большинстве своем в горячей воде растворяются лучше, чем в холодной (например, сахар).

Теперь мы можем рассмотреть растворимость газов более подробно. В качестве примера в табл. 1.4 представлены данные о растворимости кислорода. Обратите внимание, что эти цифры относятся к количеству Ог, растворенного в воде, которая находится в равновесии с атмосферным воздухом (а не с чистым кислородом при давлении 1 атм, как в табл. 1.3). Можно видеть, что при повышении температуры от точки замерзания до 3O0C растворимость уменьшается примерно до половины исходного значения. Та-

Таблица 1.4

Количество кислорода, растворенного в пресной

и морской воде в условиях равновесия с атмосферным

воздухом. (Krogh, 1941)

Температура, °С
В пресной воде, мл/л
В морской воде, мл/л

0
10,29
7,97

10
8,02
6,35

15
7,22
5,79

20
6,57
5,31

30
5,57
4,46

Газы в воздухе и воде 25

кая пониженная растворимость O2 весьма существенна для многих водных животных.

В табл. 1.4 приведены также данные о растворимости атмосферного кислорода в морской воде, которая в среднем на 20% ниже, чем в пресной. Это связано с тем, что соли снижают растворимость газов. Такой эффект характерен для растворенных твердых тел, тогда как растворенные газы не влияют на растворимость других газов (в условиях, с которыми мы имеем дело в физиологии).

ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ И НАПРЯЖЕНИЕ

Мы рассматривали растворимость газов, измеряемую количеством газа, которое переходит в раствор при определенном давлении этого газа. Теперь подойдем к этому с другой стороны. Возьмем пробу воды, в которой растворено определенное количество газа; это количество должно соответствовать определенному давлению газа в газовой фазе. Такое давление называют напряжением данного газа в воде1. Если в воде растворено несколько газов, напряжение каждого из них соответствует его парциальному давлению в атмосфере, с которой вода находится в равновесии. Таким, образом, напряжение газа в растворе определяется как парциальное давление этого газа в атмосфере, находящейся в равновесии с данным раствором.

Когда давление газа над пробой воды снижается, газ стремится выйти из раствора. Если мы снизим давление газа примерно до половины первоначального, газ будет выходить из раствора, пока не наступит новое равновесие; это произойдет, когда количество растворенного газа уменьшится (вдвое. Если давление газа снизить до нуля (что равносильно помещению воды в вакуум), то весь газ выйдет, или будет экстрагирован, из воды. Такая вакуумная экстракция служит одним из способов удаления из жидкости всего растворенного газа; на практике этот метод обычно используется, например, для анализа газов, содержащихся в пробах крови.

Поскольку растворенный в жидкости газ находится в равновесии со своей газовой фазой при данном парциальном давлении, мы можем сказать, что газ в жидкости находится под тем же самым парциальным давлением. Если мы возьмем сосуд с водой, которая пришла в равновесие с атмосферным воздухом, и введем

1 Физиологи часто говорят о напряжении газа в жидкости, а не о его парциальном давлении; они определяют напряжение газа в растворе как давление этого газа в атмосфере, с которой данная жидкость находится в равновесии. Главная причина такой замены терминов состоит в том, что растворенный газ как таковой не оказывает измеримого давления, и поэтому термин «парциальное давление» применяется здесь в несколько условном смысле. Однако часто оба термина используются как взаимозаменяемые.
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 173 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed