Henrio dėsnis sako, kad medžiagos parcialinis slėgis dujose virš skysčio, kuriame šios medžiagos koncentracija yra pusiausvyroje su koncentracija dujose yra tiesiog proporcingas molinei medžiagos koncentracijai skystyje, t. y. P=EX. Čia E Henrio koeficientas, priklausantis nuo dujų ir skysčio prigimties ir temperatūros. Įvairių dujų Henrio koeficientų reikšmes vandens tirpaluose galima rasti žinynuose. Žinodami medžiagos koncentraciją skystyje x, galima rasti šios medžiagos parcialinį slėgį dujose. Tuo tarpu pagal Daltono dėsnį galima rasti ir koncentraciją dujose. Dėsnis sako: parcialinis medžiagos slėgis dujose lygus bendram dujų mišinio slėgiui, padaugintam iš molinės medžiagos koncentracijos dujose. p=Py. Sulyginę Henrio ir Daltono dėsnių išraiškas gauname, kad y=Ex/P=mx. Lygtis parodo, kad medžoagos pusiausviroms koncentracijos dujose ir skystyje susiję tiesine priklausomybe, kurios krypties koeficientas m praeina per kordinačių pradžią. Krypties koeficentas m priklauso nuo temperatūros ir slėgio. Dujų tirpumas skystyje didėja didėjant slėgiui ir mažėjant temperatūrai. Tokiu atveju m mažėja, o x didėja esant tai pačiai y reikšmei.
Tiesinė y ir x tarpusavio priklausomybę gauname tik Henrio dėsnio galiojimo atveju. O jis galioja, kai medžiagos koncentracijos x ir y yra nedidelės. Todėl Henrio dėsnis taikomas dažniausiai absorbciniuose procesuose. Kitais atvejais priklausomybė y*=f (x) yra netiesinė ir ją nustatome eksperimentiškai.
Henrio ir Daltono dėsnių taikymą pailiustruosime pavyzdžiu. Esant 250 C temperatūrai ir atm. Slėgiui 765 mm Hg. St. oras, kuriame yra 0,14 tūrinių dalelių acetileno (C2H2) kontaktuoja su vandeniu, kuriame 2.10-4 molinių dalių C2N2. Nustatyti kuria kryptimi vyks C2H2 judėjimas (turėsim absorbc. ar desorbc.).
Uždavinį galima spręsti 2 būdais: 1 - nustatydami C2H2 pusiausvirąją koncentraciją ore, kai vandenyje 2.10-4. Jei ji bus mažesnė už faktinę - 0,14 C2H2 judės į vandenį. 2 - nustatydami pusiausvirąją koncentraciją skystyje, kai ore 0,14. Jie ji bus mažesnė už 2.10-4, C2H2 judės į orą pusiausvyros kryptimi.
Ieškodami C2H2 pusiausvirosios koncentracijos ore, kai vandenyje 0,0002, randame C2H2 dujų parcialinį slėgį ore. Žinyne surandame lentelę kurioje yra įvairių dujų vandeninių tirpalų Henrio koeficientai E. E=1,01.106 mm Hg st. Tuomet pagal Henrio dėsnį P C2H2=Ex=1,01.106 .2.104 =202 mm Hg st. Pasinaudodami Daltomo dėsniu randame faktinį arba darbinį CH parcialinį slėgį
P= P.y, kur P=765 mm Hg
P=765.0,14=107 mm Hg st. Taigi parcialinis C2H2 slėgimas mažesnis už pusiausvirają todėl medžiaga pereis iš vandens į orą. Proceso varomoji jėga
Nustatydami C2H2 pusiausvirąją koncentraciją vandenyje, kai ore jo yra 0,14 vėl pasinaudojame Henrio dėsniu.
Tuo tarpu faktinė C2H2 koncentrcija vandenyje didesnė - 2.10-4. Todėl C2H2 judės iš skysčio į orą, t. y. vyks desorbcijos procesas. Proceso varomoji jėga
6. Masės ir šilumos mainų panašumai ir skirtumai
Analizuodami masės mainų pagrindines išraiškas, negalima nepastebėti jųpanašumo su šilumos mainų pagrindinėmis išraiškomis. Pagrindinė masės mainų lygtis fizikine prasme panaši į šilumos perdavimo lygtį . Pirmoje K - masės, antroje k - šilumos perdavimo koesficientai. Tačiau jei šilumos mainų pagrindinėje lygtyje yra temperatūrų skirtumas tarp aplinkų, tarp kurių vyksta šilumos manai, tai masės mainų lygtyje dydis nėra koncentracijų skirtumas x-y arba y-x. Tai yra dėl to, kad vykstant pilniems masės mainams koncentracijos y ir x neišsilygina, tuo tarpu šilumos mainuose temperatūros tarp aplinkų išsilygina visiškai. Vykstant masės mainams koncentracijos išsilygina iki pusiausvirųjų. Jei mišiniams galioja Henrio dėsnis, tai koncentracijų skirtumą x-y arba y-x galima išreikšti pasinaudodami priklausomybe y*=mx. Varomoji jėga tai medžiagos koncentracijų skirtumas tarp koncentracijos skystyje x ir tokios koncentracijos skystyje , kuri yra pusiausvyroje su medžiagos koncentracija dujose y, t. y. x-x* arba x-y/m. Tą patį galima parašyti ir y-x varomajai jėgai. Vadinasi pagrindinę masės mainų lygtį galima parašyti pasinaudodami varomąja jėga skystyje x-x* arba dujose y*-y (x*-x ir y-y*). Taigi turime dvi lygtis:
Molekulinės difuzijos dėsnis atitinka šilumos laidumo dėsnį . Temperatūrų skirtumą atitinka medžiagos koncentracijos gradiantas l - atstumas medžiagos difuzijos kryptimi, o F plotas, statmenas šiai krypčiai (taip kaip ir šilumos laidumo atveju).
Masės mainų konvekcinė difuzija turi analogijų su šilumos mainų konvekciniais mainais. Jei konvekcinė difuzija nusistovėjusi, tai medžiagos kiekis perėję iš skysčio gilumos į sąlyčio paviršių lygus medžiagos kiekiui perėjusiam iš sąlyčio paviršiaus į dujų gilumą:
dimensija tokiapati kaip ir K, t. y. taip pat kaip šilumos mainuose. Taigi atitinka šilumos atidavimo koeficientą . Koeficientai nustatomi eksperimentiškai arba skaičiuojami kai ir naudojantis kriterinėmis lygtimis. Jie priklauso nuo daugelio faktorių. Masės perdavimo ir atidavimo koeficentų tarpusavio ryšys panašus kaip ir šilumos mainuose. Jį surasime.
Tarkime konvekcinė difuzija mažame paviršiaus plote yra nusistovėjusi. Tuomet priėmę, kad sąlyčio vietoje manai vyksta pilnai, turime medžiagos koncentracijų pusiausvyrą: xp ir yp tarpusavyje pusiausviros koncentracijas. Nagrinėdami procesą mažame plote galime priimti, kad y*=f(x) supaprastėja iki tiesinės priklausomybės y*=mx. (Jei galioja Henrio dėsnis tokia priklausomybė gaunama savaime). Todėl galaime parašyti, kad yp=mxp arba xp=yp/m. Dydį x lygtyje M= F(xp -x) galima taip pat išreikšti naudodamiesi y*=mx priklausomybe, nors medžiagos koncentracija skystyje x yra darbinė - tokiu būdu randame kokia pusiausviroji koncentracija y* dujose atitinka darbinę koncentraciją skystyje x. Taigi dydis y*=mx parodo tokią medžiagos koncentraciją dujose, kuri yra pusiausvyroje su medžiagos darbine koncentracija skystyje x.
Iš vienos ir kitos lygrties išreiškę koncentracijų skirtumus gauname
Sudėję šias lygtis gauname
Tuo tarpu pagrindinės masės perdavimo lygtis M=KGF(y-y) iš kur
Čia m - pusiausvyros kreivės krypties koeficientas mažame, lokaliniame mainų plotelyje. Jei ši kreivė artima tiesei, m=E/P. E - Henrio koeficientas, P - bendras dujų slėgis aparate. Bendru atveju m yra kintamas dydis. Tačiau skaičiuojant masės mainų aparatus, skaičiavimus paprasatai atliekame atskiroms aparato atkarpoms. Jose pusiausvyros kreive laikoma tiese su tam tikru krypties koeficientu. Iš masės mainų koeficientų tarpusavio ryšio lygties matome, kad koeficientą KG (KS) nulemia tas atidavimo koeficientas, kuris yra mažesnis. Jei reikšmė didelė, pvz., absorbuojant vandenyje blogai tirpstančias dujas O2, CO2, tai dydžiai maži ir koeficiento KG dydį lems koeficientas . Tuo tarpu jei turėsite NH3 dujas, didelė bus reikšmė. Todėl NH3 ir vandens susilietime labai svarbu kaip intensyviai virš vandens NH3 koncentracija ore. Prie vandens NH3 koncentracija bus
