החוק של גראהם הוא חוק גז המתייחס לשיעור ההתפשטות או העיכול של גז למסה הטוחנת שלו. דיפוזיה היא תהליך של עירוב איטי של שני גזים יחד. השפעה היא התהליך שמתרחש כאשר מותר לגז להימלט ממכולתו דרך פתח קטן.
החוק של גראהם קובע כי השיעור בו יתפזר או יתפוגג גז הוא ביחס הפוך לשורש הריבועי של המוני הטוחנת של הגז. המשמעות היא שגזים קלים מתפזרים / מתפזרים במהירות וגזים כבדים יותר מתפזרים / מתפזרים באטיות.
בעיה דוגמא זו משתמשת בחוק של גרהאם כדי למצוא כמה מהר יותר גז אחד effuses מאשר אחר.
בעיית החוק של גרהם
לגז X יש א מסה מולארית של 72 גרם / מול ולגז Y יש א מסה מולארית של 2 גרם / מול. כמה מהיר או איטי יותר גז Y נובע מפתיחה קטנה מגז X באותה טמפרטורה?
פיתרון:
ניתן לבטא את החוק של גראהם כ:
rאיקס(מ.מ.איקס)1/2 = rי(מ.מ.י)1/2
איפה
rאיקס = קצב השפיעה / דיפוזיה של גז X
מ.מ.איקס= מסה טוחנת של גז X
rי = קצב שפכי / דיפוזיה של גז Y
מ.מ.י = מסה טוחנת של גז Y
אנו רוצים לדעת כמה מפזרים גז Y מהיר יותר או איטי יותר בהשוואה לגז X. כדי לקבל ערך זה, אנו זקוקים ליחס בין שיעורי הגז Y לגז X. פתרו את המשוואה עבור rי/ rאיקס.
rי/ rאיקס = (MMאיקס)1/2/(MMי)1/2
rי/ rאיקס = [(MMאיקס) / (MMי)]1/2
השתמש בערכים הנתונים להמונים טוחנים וחבר אותם למשוואה:
rי/ rאיקס = [(72 גרם / מול) / (2)]1/2
rי/ rאיקס = [36]1/2
rי/ rאיקס = 6
שימו לב שהתשובה היא מספר טהור. במילים אחרות, היחידות מבטלות. מה שאתה מקבל זה כמה פעמים מהיר יותר או איטי יותר של גז Y בהשוואה לגז X.
תשובה:
גז Y יסתיים פי שש מהר יותר מהגז X הכבד יותר.
אם התבקשת להשוות כמה לאט מפזרים גז X בהשוואה לגז Y, פשוט קח את ההיפוך של השיעור, שבמקרה זה הוא 1/6 או 0.167.
לא משנה באילו יחידות אתה משתמש לשיעור ההשפעה. אם גז X מתפזר במהירות של 1 מ"מ / דקה, אז גז Y מתפזר במהירות של 6 מ"מ / דקה. אם גז Y מתפזר במהירות של 6 ס"מ / שעה, אז גז X מתפזר במהירות של 1 ס"מ / שעה.
מתי אתה יכול להשתמש בחוק של גרהאם?
- ניתן להשתמש בחוק של גראהם רק כדי להשוות את קצב הפיזור או העיכול של גזים בטמפרטורה קבועה.
- החוק מתפרק, כמו חוקי גז אחרים, כאשר ריכוז הגזים הופך להיות גבוה מאוד. חוקי הגז נכתבו לגזים אידיאליים, הנמצאים בטמפרטורות נמוכות ובלחצים. כשאתם מעלים את הטמפרטורה או את הלחץ, תוכלו לצפות שההתנהגות החזויה תחרוג ממדידות ניסיוניות.