道耳頓分壓定律
正文
關於混合氣體壓強的實驗定律，是J.道耳頓於1802年發現的。這一定律可以表述為：容器中混合氣體對器壁所產生的壓強等於在同樣溫度、體積條件下組成混合氣體各成分單獨存在時的分壓強之和。道耳頓分壓定律只適用於混合的理想氣體，對於實際氣體，此定律只在壓強較低時才近似地成立。若各種氣體的分子數密度分別為n1,n2,…，則這些氣體施於器壁的分壓強分別為p1=n1kT，p2=n2kT,…，所以總壓強為
。
在實際問題中，常用質譜分析法測量各分壓強。
道耳頓分壓定律分析大氣壓強公式的誤差
在一般教科書中,有等溫氣壓公式[1]-[2]p=p0exp(-εp/kT)=p0exp(-μgz/RT)(1)其中,pO和p分別表示高度為零和高度為z處的氣壓。為討論方便,當-μgz/RT1時,式(1)改寫成:p=p0(1-μgz/RT)(2)用(2)式,把整個大氣系統當作分子質量相同的理想氣體(μ為平均摩爾質量)來計算大氣壓強,與實際測量的量相比有一定的誤差。筆者認為在海拔高度變化範圍不大、溫差較小,且在常溫範圍內,只有氣體的成分不同,即分子的質量不同才是造成公式計算誤差的根本原因。高濃空氣潛水(道耳頓定律)
高濃氧空氣"nitrox"(EANx)潛水使用的空氣已經將氧氣增加並減少氮氣的數量比例。流行EANx的混合氣體比例包含氧32﹪氮68﹪百分比;氧36﹪氮64﹪百分比,如同在正常大氣中氧21﹪氮79﹪百分比。雖然潛水時增加氧氣比例，但必須考慮的是那需要專業的訓練及認可,較低程分的氮氣是指潛水員吸收更少的氮氣對同一個深度和時間來說．這表示將擁有一個較長的免減壓限制。對高濃氧空氣潛水員來說那是須要使用特別的計晝表,但在規定的深度及EANx混合氣體下；潛水員也可用公式來找出相等空氣深度(EAD)以這個規律的空氣表來輔助。道耳頓定律的套用：
公尺：EAD=(1－氧氣比例﹪)×(深度(公尺)＋10)÷0.79－10
英呎：EAD=(1－氧氣比例﹪)×(深度(呎)＋33)÷0.79－33
以上的公式是要找出在何深度下使用EANx的混合氣體,氮氣部分壓力會和同等使用量的空氣一樣，(1－氧氣﹪)就是說混合氣體中氮氣的百分比．
另一部分"(深度＋10公尺：＋33英呎)"則是說在絕對壓力下數公尺或(呎)的海水中，氮氣百分比的增加是因海水絕對壓力下產生的氮氣分壓，以上是依據道耳頓定律。
在分母中(分數的下方)"0.79"是大氣中氮氣的百分比。
當其在絕對海水深度下分化成部分氮氣壓力,其結果會是空氣中在其深度會有相等的部分氮氣分壓，另外的10公尺/33呎代表大氣壓力。最後的步驟是減去10公尺/33呎,這樣的結果將使高濃氧空氣潛水員也能使用傳統的空氣計晝表來潛水。
道耳頓定律在高濃氧空氣潛水中其套用是有關氧氣部分壓力。氧氣分壓的限度是在1.4ata以下;在部分壓力越高的情況下，氧氣毒性就會越強。
在使用道耳頓定律下，潛水員不論是使用一般空氣或高濃氧空氣潛水，要達到的深度限制就很容易推算出來。
氧氣pp＝絕對壓力×氧氣﹪
至於氧：1.4ata＝水中絕對壓力×0.21
或者1.4ata÷0.21＝水中絕對壓力
6.67ata＝水中絕對壓力
6.67ata－1大氣壓力＝5.67水中絕對壓力
5.67atm×10公尺=56.7公尺,或5.67×33=187呎．
這證明為什麼氧中毒跟使用一般高壓空氣在休閒潛水的深度內潛水並非重要考慮因素(極限40公尺/130呎).然而,如果潛水員使用EANx36：
1.4ata＝絕對壓力×0.36或者
1.4ata÷0.36＝水中絕對壓力
3.89ata＝水中絕對壓力
3.89ata－1大氣壓力＝2.89水中壓力
2.89atm×10公尺＝28.9公尺,或2.89×33＝95呎．
使用這種高濃氧混合空氣，潛水員氧分壓限制最好在休閒潛水40公尺/130呎的深度限度範圍。對高濃氧空氣潛水來說那是須要使用特別的計晝表,但同時也使用正式潛水計畫表經由公式可發現一個等量空氣的深度(EAD)對一個已知深度以一個已知的EANx混合氣體。
這是道耳頓定律的一個簡單地特別套用：
公尺
EAD=(1-氧氣比例)x(深度(公尺)+10)÷0.79-10
英呎
EAD=(1-氧氣比例)x(深度(呎)+33)÷0.79-33
全部公式是要找出在這深度的那氮氣分壓,而此數將是當日使用量，如同這EANx混合氣體的問題．
定義混合氮氣的百分比考慮"(1-氧氣比例)"．
下一部分"(深度+10公尺/(深度+33)英呎"決定海水絕對壓力公尺或者(呎)．
在海水中以公尺或英制計氮氣的百分比乘以絕對壓力產生氮氣分壓,是依據道耳頓定律．
分母(底下部分)"0.79"是大氣中氮氣的百分比．
當這氮氣分壓進入絕對公尺(呎)的海水後被分裂,這結果是指在這深度空氣將有的氮氣分壓,另外的10公尺/33呎代表大氣壓力．
最後的一步是減去10公尺/33呎,那結果是儀表深度而高濃氧空氣潛水能使用傳統的空氣計晝表．
高濃氧空氣潛水是增加氧氣分壓仍依據道耳頓定律的套用．
氧氣分壓須限制在1.4ata以下;無法接受在較高的分壓下氧氣中毒的風險．
不論是一般空氣或者高濃氧空氣潛水潛水員在達到那深度限制時使用道耳頓定律是容易測定的
氧氣pp=絕對壓力x氧氣%
如此大氣為：
1.4ata=水中絕對壓力x0.21
或者
1.4ata÷0.21=水中絕對壓力
6.67ata=水中絕對壓力
6.67ata-1大氣壓力=5.67水中壓力
5.67atmx10公尺=56.7公尺,或5.67x33=187呎．
這證明為什麼氧中毒跟使用高壓空氣在休閒潛水的深度內並非實際關係．(極限40公尺/130呎)
然而,假如潛水員使用EANx36：
1.4ata=絕對壓力x0.36
或者
1.4ata÷0.36=水中絕對壓力
3.89ata=水中絕對壓力
3.89ata-1大氣壓力=2.89水中壓力
2.89atmx10公尺=28.9公尺,或2.89x33=95呎．
使用這種高濃氧混合空氣,潛水員氧分壓限制最好在休閒潛水40公尺/130呎的深度限度範圍
