Grahamo dėsnis yra dujų įstatymas, kuris susieja dujų difuzijos ar išpylimo greitį su jų moline mase. Difuzija yra lėtas dviejų dujų sumaišymo procesas. Efuzija yra procesas, kuris įvyksta, kai dujoms leidžiama išeiti iš jų talpyklos per mažą angą.
Grahamo dėsnis teigia, kad greitis, kuriuo dujos ištekės arba išsisklaidys, yra atvirkščiai proporcingas dujų molinių masių kvadratinei šakniai. Tai reiškia, kad lengvos dujos greitai išsisklaido / išsisklaido, o sunkesnės dujos lėtai išsiskiria / išsisklaido.
Šis pavyzdinis uždavinys naudojamas Grahamo dėsniui, kad būtų galima sužinoti, kiek greičiau degalų išmetimai nei kitas.
Grahamo įstatymo problema
Dujos X turi molinė masė yra 72 g / mol, o Y dujos turi molinė masė 2 g / mol. Kiek greičiau ar lėčiau toje pačioje temperatūroje dujos Y išsiskiria iš mažos angos nei dujos X?
Sprendimas:
Grahamo dėsnis gali būti išreikštas taip:
rX(MMX)1/2 = rY(MMY)1/2
kur
rX = dujų X išsiskyrimo / difuzijos greitis
MMX= molinė masė X dujų
rY = dujų išsiplėtimo / difuzijos greitis Y
MMY = molinė dujų masė Y
Norime sužinoti, kiek greičiau ar lėčiau išsiskiria „Y Y“, palyginti su „Dujos X“. Norėdami gauti šią vertę, mums reikalingas dujų Y ir X dujų santykis. Išspręskite r lygtįY/ rX.
rY/ rX = (MMX)1/2/(MMY)1/2
rY/ rX = [(MMX) / (MMY)]1/2
Naudokite pateiktas molinės masės vertes ir įkiškite jas į lygtį:
rY/ rX = [(72 g / mol) / (2)]1/2
rY/ rX = [36]1/2
rY/ rX = 6
Atminkite, kad atsakymas yra grynas skaičius. Kitaip tariant, vienetai pasitraukia. Jūs gausite tai, kiek kartų greičiau ar lėčiau Y dujos išsiskiria, palyginti su X dujomis.
Atsakymas:
Dujos Y išsiskirs šešis kartus greičiau nei sunkesnės dujos X.
Jei jūsų būtų paprašyta palyginti, kiek lėčiau X dujų išmetimas lyginamas su Y dujomis, tiesiog imkite atvirkštinę normą, kuri šiuo atveju yra 1/6 arba 0,167.
Nesvarbu, kokius vienetus naudosite išpylimo greičiui. Jei X dujos išsiskiria 1 mm / min., Tada Y dujos išsiskiria 6 mm / min. Jei Y dujos išsiskiria 6 cm / val. Greičiu, tada X dujos išsiskiria 1 cm / val.
Kada galite naudoti Grahamso įstatymą?
- Grahamo dėsnis gali būti naudojamas tik norint palyginti dujų difuzijos ar išsiskyrimo greitį esant pastoviai temperatūrai.
- Įstatymas sugenda, kaip ir kiti dujų įstatymai, kai dujų koncentracija tampa labai didelė. Dujų įstatymai buvo surašyti idealiosioms dujoms, kurių temperatūra ir slėgis yra žemas. Padidėjus temperatūrai ar slėgiui, galima tikėtis, kad numatytas elgesys nukryps nuo eksperimentinių matavimų.