Grahamov zakon je plinski zakon, ki povezuje hitrost difuzije ali izliva plina z njegovo molarno maso. Difuzija je postopek počasnega mešanja dveh plinov skupaj. Izliv je postopek, ki se zgodi, ko lahko skozi majhno odprtino zapusti plin iz njegove posode.
Grahamov zakon pravi, da je hitrost, s katero bo plin iztekel ali difuziral, obratno sorazmerna s kvadratnim korenom molarnih mas plina. To pomeni, da lahki plini hitro izpadejo / razpršijo, težji plini pa počasi izpadejo / razpršijo.
Ta primer težave uporablja Grahamov zakon, da ugotovi, kako hitrejši je en plin izlivi kot drug.
Graham's Law Problem
Plin X ima a molarna masa 72 g / mol, plin Y pa ima a molarna masa 2 g / mol. Koliko hitreje ali počasneje plin Y izpušča iz majhne odprtine kot plin X pri isti temperaturi?
Rešitev:
Grahamov zakon se lahko izrazi kot:
rX(MMX)1/2 = rY(MMY)1/2
kje
rX = hitrost izliva / difuzije plina X
MMX= molarna masa plina X
rY = hitrost izliva / difuzije plina Y
MMY = molarna masa plina Y
Želimo vedeti, kako hitrejši ali počasnejši plini Y izpadajo v primerjavi s plinom X. Da dobimo to vrednost, potrebujemo razmerje stopenj plina Y in plina X. Reši enačbo za r
Y/ rX.rY/ rX = (MMX)1/2/(MMY)1/2
rY/ rX = [(MMX) / (MMY)]1/2
Uporabite dane vrednosti za molarne mase in jih povežite v enačbo:
rY/ rX = [(72 g / mol) / (2)]1/2
rY/ rX = [36]1/2
rY/ rX = 6
Upoštevajte, da je odgovor čisto število. Z drugimi besedami, enote odpovedo. Dobite, kolikokrat hitreje ali počasneje izpušča plin Y v primerjavi s plinom X.
Odgovor:
Plin Y bo odtekel šestkrat hitreje kot težji plin X.
Če bi morali vprašati, koliko počasneje izpušča plin X v primerjavi s plinom Y, vzemite obratno stopnjo, ki je v tem primeru 1/6 ali 0,167.
Ni važno, katere enote uporabljate za hitrost izliva. Če plin X izpušča pri 1 mm / minuto, potem plin Y izpušča pri 6 mm / minuto. Če plin Y izpušča 6 cm / uro, potem plin X izpušča pri 1 cm / uro.
Kdaj lahko uporabite Grahamsov zakon?
- Grahamov zakon se lahko uporablja le za primerjavo hitrosti difuzije ali izliva plinov pri konstantni temperaturi.
- Zakon se razgradi, tako kot drugi zakoni o plinu, ko koncentracija plinov postane zelo visoka. Zakoni o plinu so bili napisani za idealne pline, ki so pri nizkih temperaturah in tlakih. Ko zvišujete temperaturo ali tlak, lahko pričakujete, da bo predvideno vedenje odstopalo od eksperimentalnih meritev.