Закон Грэма - это закон газа, который связывает скорость диффузии или выброса газа с его молярной массой. Диффузия - это процесс медленного смешивания двух газов. Эффузия - это процесс, который происходит, когда газу разрешается выходить из контейнера через небольшое отверстие.
Закон Грэма гласит, что скорость, с которой газ будет истекать или рассеиваться, обратно пропорциональна корню квадратному из молярных масс газа. Это означает, что легкие газы истекают / рассеиваются быстро, а более тяжелые газы истекают / рассеиваются медленно.
В этом примере задачи используется закон Грэма, чтобы определить, насколько быстрее один газ effuses чем другой.
Законная проблема Грэма
Газ Х имеет молярная масса 72 г / моль и газ Y имеет молярная масса 2 г / моль. Насколько быстрее или медленнее выходит газ Y из небольшого отверстия, чем газ X при той же температуре?
Решение:
Закон Грэма может быть выражен как:
рИкс(ММИкс)1/2 = гY(ММY)1/2
где
рИкс = скорость истечения / диффузии газа X
М.М.Икс= молярная масса газа X
рY = скорость истечения / диффузии газа Y
М.М.Y = молярная масса газа Y
Мы хотим знать, насколько быстрее или медленнее выходит газ Y по сравнению с газом X. Чтобы получить это значение, нам нужно соотношение скоростей газа Y к газу X. Решите уравнение для rY/рИкс.
рY/рИкс = (ММИкс)1/2/(MMY)1/2
рY/рИкс = [(ММИкс) / (ММY)]1/2
Используйте данные значения для молярных масс и включите их в уравнение:
рY/рИкс = [(72 г / моль) / (2)]1/2
рY/рИкс = [36]1/2
рY/рИкс = 6
Обратите внимание, что ответ является чистым числом. Другими словами, единицы отменяются. Вы получите, во сколько раз быстрее или медленнее вытекает газ Y по сравнению с газом X.
Ответ:
Газ Y будет выходить в шесть раз быстрее, чем газ тяжелее.
Если вас попросили сравнить, насколько медленнее газовые выбросы X сравниваются с газом Y, просто возьмите обратную величину, которая в этом случае составляет 1/6 или 0,167.
Неважно, какие единицы вы используете для скорости выпота. Если газ X выходит со скоростью 1 мм / мин, то газ Y выходит со скоростью 6 мм / мин. Если газ Y выходит со скоростью 6 см / час, то газ X выходит со скоростью 1 см / час.
Когда вы можете использовать закон Грэмса?
- Закон Грэма может быть использован только для сравнения скорости диффузии или выброса газов при постоянной температуре.
- Закон нарушается, как и другие газовые законы, когда концентрация газов становится очень высокой. Законы о газе были написаны для идеальных газов, которые находятся при низких температурах и давлениях. При увеличении температуры или давления вы можете ожидать, что предсказанное поведение будет отклоняться от экспериментальных измерений.