Question

为什么从装有水的容器中抽走空气,水中会产生气泡?

从《费曼物理学讲义》上看到的一句话，原文如下：如果我们突然从容器中抽走空气，那么空气分子从水中出来要比进入水中快，这样就形成了气泡。这对潜水员是很不利的。 为什么会有气泡？为什么会对潜水员不利？ 大神们帮帮忙

Answer 1

这个讲述的应该是气体在液体中溶解,本质上是一个平衡的问题。在一个存在液体和气体的容器中(就用水和空气做例子吧),空气中的组分实际上是能够溶解于水的。那么存在两个过程,即空气分子进入水中,和水中的空气分子重新从水中出来。初始条件时,由于水中空气分子少,因此空气分子进入水中的速率大于水中的空气分子重新从水中出来的速率,从而表现为空气分子逐渐溶于水。当二者速率一样时,这时候就达到了平衡状态。从微观上看是这样的,由于空气分子在不断的进行运动,那么单位时间内会有一定数量的空气分子从空气“撞入”水中,同时水中一些空气分子也由于热运动而挣脱水的束缚重新进入空中。平衡状态就是二者数量相等的状态。(当然,水分子也一样,这就是蒸发的平衡)。当抽气后,气体部分分子的密度下降,相当于空气少了,那么此时空中,空气分子间的碰撞也就少了,那么,水中的空气分子重新进入空中的速度大于空气分子进入水中的速率,从而表现出气体从水中逸出。不过,空气分子还有个特点,就是喜欢抱团,因此通常会集合成一个团体逸出,这就是我们看到的气泡。在宏观上,这也表现为“气压下降,气体溶解度降低”。潜水员呼吸的是压缩空气,气压高,因此气体尤其是氮气会溶于血液。当潜水员上浮过快时,压强迅速降低(相当于抽气),氮气重新从血液中以气泡形式溢出,会堵塞血管造成严重的疾病。这就是潜水员病,或减压病。
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