Закон Грэма выражает связь между скоростью выпот или диффузия газа и этого газа молярная масса. Диффузия описывает распространение газа по объему или второму газу, а диффузия описывает движение газа через крошечное отверстие в открытую камеру.
В 1829 году шотландский химик Томас Грэм экспериментально установил, что скорость истечения газа равна обратно пропорциональный в квадратный корень из плотности частиц газа. В 1848 году он показал, что скорость истечения газа также обратно пропорциональна корню квадратному из его молярной массы. Закон Грэма также показывает, что кинетическая энергия газов равны при той же температуре.
Формула закона Грэма
Закон Грэма гласит, что скорость диффузия или выпот газа обратно пропорционально квадратному корню из его молярной массы. Смотрите этот закон в форме уравнения ниже.
r ∝ 1 / (M)½
или
r (M)½ = постоянная
В этих уравнениях р = скорость диффузии или выпота и M = молярная масса
Как правило, этот закон используется для сравнения различий в скорости диффузии и эффузии между газами, часто обозначаемыми как Газ А и Газ Б. Предполагается, что температура и давление постоянны и эквивалентны между двумя газами. Когда для такого сравнения используется закон Грэма, формула записывается следующим образом:
рГаз А/рГаз Б = (МГаз Б)½/(MГаз А)½
Примеры задач
Одно из применений закона Грэма состоит в том, чтобы определить, насколько быстро газ истечет по отношению к другому, и количественно определить разницу в скорости. Например, если вы хотите сравнить скорость вытекания водорода (H2) и газообразный кислород (O2), вы можете использовать их молярные массы (водород = 2 и кислород = 32) и соотнести их обратно.
Уравнение для сравнения показателей эффузии: скорость H2/ скорость O2 = 321/2 / 21/2 = 161/2 / 11/2 = 4/1
Это уравнение показывает, что молекулы водорода истекают в четыре раза быстрее, чем молекулы кислорода.
Другой тип проблемы закона Грэма может попросить вас определить молекулярный вес газа, если вы знаете его идентичность и коэффициент вытекания между двумя различными газами.
Уравнение для определения молекулярной массы: M2 = М1Ставка12 / Ставка22
Обогащение урана
Другое практическое применение закона Грэма уран обогащение. Природный уран состоит из смеси изотопов с немного разными массами. При газовом выбросе урановая руда сначала превращается в газ гексафторид урана, а затем многократно выбрасывается через пористое вещество. Через каждый выпот материал, проходящий через поры, становится более концентрированным в U-235 ( изотоп используется для производства ядерной энергии), потому что этот изотоп диффундирует с большей скоростью, чем более тяжелый U-238.