大气气体与海洋气体比值的关系

Question

这个问题的一个版本被张贴在化学SE和世界建设SE，但我被告知这对这两个SE都不合适。我被告知要给这个SE一个机会。如果你认为它不属于这个SE，请让我知道如何适当地编辑或另一个SE尝试。

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注:这个问题来自于我对系外行星科学的兴趣，但适用于地球科学。江南体育网页版

我不清楚的是大气中的气体和这些气体在大气下的水体(比如海洋)中的浓度之间的确切关系。

例如，的溶解度二氧化碳美元在美元298美元1巴大气压在水中≈1.496 g/L。我的理解是这个数字代表了多少二氧化碳美元能在水饱和之前溶解在水中吗二氧化碳美元再也不会接受了。但是这并没有告诉我们浓度二氧化碳美元将在给定条件下，它只是设定了一个上限。所以1.496 g/L的二氧化碳美元可能可以溶解在水中，但也可以更少。

关键问题:假设我知道一颗行星的海洋和大气中气体的总量(总量和比例)，我需要进行哪些计算:

1. 海洋/大气系统内的气体总量，或…
2. 大气中存在的气体量，但与水中存在的气体量不同。

我希望能够算出所有大气中气体与溶解在行星水中的气体的比例。如果我能做到的话，停球也可以。

我知道这可能是一个非常复杂的话题，所以如果这对你有帮助，你可以看看我在下面概述的理想的地球情况，并打破这些数字。没有必要，但如果你需要的话。

你也可以用这种方法来研究两种在水中溶解度不同的气体，比如报警仪标定美元比二氧化碳美元看看如果系统中较难溶解的气体(这里是甲烷)比较易溶解的气体多得多，会发生什么变化。

无论你采取什么方法，我都很感激你能提供的任何见解。我真正想学习的是一般原理以及如何在实际计算中建立这些原理。

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场景:如果有用请参考这些数字

假设水面温度均匀。假设水中没有矿物质溶解。

表面地球(理想)

• 总表面积:5.1亿公里^ 2美元
• 水面面积:3.61亿公里^ 2美元
• 15美元加元均匀表面温度

大气地球(理想)

• 体积:氮气79%，氧气20.95%，二氧化碳0.049%，甲烷0.001%
• 表面压力:$ 1 $酒吧

海洋地球(理想)

• 海水及海洋(相应的溶解气体应该是什么?）
• 体积:$ 1.4美元欧元公里^ 3美元

福利:如果我们降低/增加大气压力和/或降低/提高温度会发生什么变化?

Answer 1

气体压力定律:控制气体压力的定律在平衡状态下在溶解的液体上面叫做亨利定律。注意，平衡假设，因为有一些时间依赖。也就是说，如果你从纯水中没有溶解气体开始，那么在相对较短的时间内，溶解气体的量将小于平衡。

让我们抽象地谈谈。亨利定律的温度依赖性类似于Clausius-Clapeyeron方程，所以我们可以做一些类比。根据维基百科的链接，对于给定的气体，亨利定律常数是$ $ H (T) = H (T_0)左\ exp \[- \压裂{\△K} {R} \离开(T ^ {1} -T_0 ^{1} \) \右]$ $．$ - \压裂{\△K} {R} $是维基百科版本的美元- \压裂{\ Delta_{索尔}H} {R} $但是我用了K美元不要引起混乱。对于纯净水，这个链接显示不同气体在不同温度下的溶解度，但最相关的是0^ \保监会美元C(即给出H (T_0)美元）.

但所有这些并没有回答你的问题归结为两个问题。

1. 升高温度会降低气体的溶解度。
2. 如果压力增加，那么每小时可溶解的气体量就会增加道尔顿定律．如果系统不处于平衡状态，那么溶质的数量将按照亨利定律成比例增加。

Answer 2

这是一个非常复杂的问题，我将解释其原因。首先。在我们担心海洋中溶解了多少气体之前，我们需要确定大气中有哪些气体。值得一提的是，氩气的含量为1%，还有其他一些微量气体，其中一些比甲烷含量高，一些含量低，但像氖一样，它们只存在微量，我们可以忽略它们。

海洋中的氧气含量非常重要，因为除了植物，几乎所有的海洋生物都依赖于它，但氧气从何而来呢?只有一部分从大气中吸收，其余部分由浮游植物、蓝绿色细菌、藻类和海草等在原地产生。幸好二氧化碳很容易溶解在水中，因为所有的海洋光合生物都依赖于它，尽管如你所说，二氧化碳的含量几乎不超过微量。从许多角度来看，海洋中二氧化碳的分解和氧气的产生是极其重要的，包括气候变暖。海洋植物所排放的二氧化碳比世界上所有雨林所排放的还要多。

海洋中游离甲烷的数量可以忽略不计，但海洋中仍然含有相当数量的甲烷包合物。这是一种甲烷冰，甲烷在非常低的温度下与水结合，它位于海床上，大部分在深水中，即使在热带地区，温度也在5摄氏度左右。在北极苔原上也发现了包合物，气候变化狂热者担心它会融化。