Формула диффузии и излияния Грэма

Закон Грэма выражает взаимосвязь между скоростью излияния или диффузии газа и его молярной массой. Диффузия описывает распространение газа по объему или второму газу, а истечение описывает движение газа через крошечное отверстие в открытую камеру.

В 1829 г. Шотландский химик Томас Грэм экспериментально определил, что скорость истечения газа обратно пропорциональна квадратному корню из плотности газовых частиц. В 1848 году он показал, что скорость истечения газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молярной массы. Закон Грэма также показывает, что кинетические энергии газов равны при одинаковой температуре.

Формула закона Грэма

Закон Грэма гласит что скорость диффузии или истечения газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молярной массы. См. Этот закон в форме уравнения ниже.

r ∝ 1/(M) ½

или

r (M) ½ = константа

В этих уравнениях r = скорость диффузии или эффузия и M = молярная масса.

Обычно этот закон используется для сравнения разницы в скоростях диффузии и эффузии между газами, часто обозначаемыми как газ A и газ B. Предполагается, что температура и давление между двумя газами постоянны и эквивалентны. Когда для такого сравнения используется закон Грэма, формула записывается следующим образом:

r Gas A /r Газ B = (M Газ B ) ½ /(M Газ A )½

Примеры проблем

Одно приложение закона Грэма состоит в том, чтобы определить, насколько быстро газ истечет по отношению к другому, и количественно оценить разницу в скорости. Например, если вы хотите сравнить скорости истечения водорода (H 2 ) и газообразного кислорода (O 2 ), вы можете использовать их молярные массы ( водород = 2 и кислород = 32) и соотнесите их обратно.

Уравнение для сравнения скоростей излияния: скорость H 2 /rate O 2 = 32 1/2 /2 1/2 = 16 1/2 /1 1/2 = 4/1

Это уравнение показывает, что молекулы водорода истекают в четыре раза быстрее, чем молекулы кислорода.

Другой тип проблемы закона Грэма может попросить вас найти молекулярную массу газа, если вы знать его идентичность и коэффициент истечения между двумя разными газами.

Уравнение для определения молекулярной массы: M 2 = M 1 Ставка 1 2 /Ставка 2 2

Обогащение урана

Другой практическое применение Закон Грэма – обогащение урана. Природный уран состоит из смеси изотопов с несколько разными массами. При газообразном эффузии урановая руда сначала превращается в газообразный гексафторид урана, а затем многократно истекает через пористое вещество. При каждом излиянии материал, проходящий через поры, становится более концентрированным в U-235 (изотоп, используемый для генерации ядерной энергии), потому что этот изотоп диффундирует с большей скоростью, чем более тяжелый U-238.

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий