La loi de Graham est une loi des gaz qui relie le taux de diffusion ou d'épanchement d'un gaz à sa masse molaire. La diffusion est le processus de mélange lent de deux gaz ensemble. L'épanchement est le processus qui se produit lorsqu'un gaz peut s'échapper de son récipient par une petite ouverture.
La loi de Graham stipule que la vitesse à laquelle un gaz épanchera ou diffusera est inversement proportionnelle à la racine carrée des masses molaires du gaz. Cela signifie que les gaz légers diffusent / diffusent rapidement et que les gaz plus lourds diffusent / diffusent lentement.
Cet exemple de problème utilise la loi de Graham pour trouver la vitesse à laquelle un gaz effusions qu'un autre.
Problème de la loi de Graham
Le gaz X a un masse molaire de 72 g / mol et le gaz Y a une masse molaire de 2 g / mol. Dans quelle mesure le gaz Y s'échappe-t-il plus rapidement ou plus lentement d'une petite ouverture que le gaz X à la même température?
Solution:
La loi de Graham peut être exprimée comme suit:
rX(MMX)1/2 = rOui(MMOui)1/2
où
rX = taux d'épanchement / diffusion du gaz X
MMX= masse molaire de gaz X
rOui = taux d'épanchement / diffusion du gaz Y
MMOui = masse molaire de gaz Y
Nous voulons savoir combien d'effusions de gaz Y plus rapides ou plus lentes par rapport au gaz X. Pour obtenir cette valeur, nous avons besoin du rapport des taux de gaz Y sur gaz X. Résoudre l'équation de rOui/ rX.
rOui/ rX = (MMX)1/2/(MMOui)1/2
rOui/ rX = [(MMX) / (MMOui)]1/2
Utilisez les valeurs données pour les masses molaires et branchez-les dans l'équation:
rOui/ rX = [(72 g / mol) / (2)]1/2
rOui/ rX = [36]1/2
rOui/ rX = 6
Notez que la réponse est un nombre pur. En d'autres termes, les unités s'annulent. Ce que vous obtenez est le nombre de fois où les gaz Y sont plus rapides ou plus lents par rapport au gaz X.
Répondre:
Le gaz Y s'épuise six fois plus rapidement que le gaz X plus lourd.
Si on vous demandait de comparer la lenteur des effusions de gaz X par rapport au gaz Y, il suffit de prendre l'inverse du taux, qui dans ce cas est 1/6 ou 0,167.
Peu importe les unités que vous utilisez pour le taux d'épanchement. Si le gaz X s'épuise à 1 mm / minute, alors le gaz Y s'épuise à 6 mm / minute. Si le gaz Y émet à 6 cm / heure, alors le gaz X émet à 1 cm / heure.
Quand pouvez-vous utiliser la loi de Graham?
- La loi de Graham ne peut être utilisée que pour comparer le taux de diffusion ou d'épanchement des gaz à température constante.
- La loi tombe en panne, comme les autres lois sur les gaz, lorsque la concentration des gaz devient très élevée. Les lois sur les gaz ont été écrites pour les gaz idéaux, qui sont à basses températures et pressions. Lorsque vous augmentez la température ou la pression, vous pouvez vous attendre à ce que le comportement prévu s'écarte des mesures expérimentales.