亨利定律 — 气体溶解度模拟器

饮料·碳酸化：在碳酸饮料、啤酒和起泡水的制造中，将冷却的水或原液在高 CO₂ 分压下通入以提高溶解度。根据亨利定律，可以反算出为了获得目标的二氧化碳气体量（气体体积）所需的压力和温度。低温时 k_H 更大，溶解更容易，因此碳酸化时总是在冷却的同时进行这是惯例。

环境·水处理：河流、湖泊和养殖池中的溶存氧量（DO）直接关系到鱼类等生物的生存。当水温升高时，O₂ 的溶解度下降，因此在夏季或温排水流入时容易出现缺氧（贫氧水体）。曝气（充气）装置的设计也需要用亨利定律估算"在该水温和压力下氧气最多能溶解多少"。

气体吸收塔·洗气瓶：化工厂和发电厂使用吸收塔将排气中的 CO₂、SO₂、氨等气体溶解在水或吸收液中进行去除。亨利常数越大（越容易溶解）的气体，用越少的液量就能去除，这直接影响塔的高度和循环水量的设计。相反，溶解度低的气体需要与化学反应相结合的化学吸收。

潜水和减压症：潜水员深潜时周围压力升高，根据亨利定律血液和组织中溶解的氮气量增加。急速上浮时压力急降，溶解不了的氮气在血液中冒泡，引起减压症（潜水病、"班茨"）。通过在上浮过程中设置减压停留，慢慢地释放气体来防止气泡形成。

首先常见的是"混淆全压和分压"的误解。亨利定律中起作用的是该气体"单独"的分压，而不是混合气体的全压。空气约78%是氮气，约21%是氧气，所以大气压101kPa下，氧气的分压约21kPa，氮气约79kPa。计算水中溶解的氧气量时，必须使用分压21kPa而不是全压101kPa，否则会得到实际值的约5倍这样的错误结果。本工具直接使用输入的分压，因此请确保输入目标气体的正确分压。

其次是"亨利定律在任何压力和浓度下都成立"这种误思。这个定律只在气体在液体中"物理溶解"、浓度相对较低的近似范围内成立。在压力非常高的情况下，或者 CO₂ 与水发生反应生成碳酸和重碱酸根离子这样的化学平衡情况下，以及气体大量溶解在液体中的高浓度范围内，会偏离比例关系。本工具使用的 CO₂ 也是基于物理溶解部分的亨利常数，是一个估算值，对于 pH 大幅变动的条件下的精确化学种分布并不涵盖。

最后要注意"亨利常数是一个固定值"这个想法是错的。亨利常数有多种定义方式，有的表示溶解度（k_H = C/P），有的表示挥发性（k_H = P/C，单位是压力÷浓度），文献中定义和单位经常相反。引用数值时必须确认定义、单位和基准温度（通常是298.15K＝25℃）。本工具采用 k_H = C/P 的形式（mol/(L·kPa)），用 van't Hoff 公式进行温度修正。