Grahams lag är en gaslag som relaterar diffusionshastigheten eller utströmningen av en gas till dess molmassa. Diffusion är processen att långsamt blanda två gaser ihop. Effusion är processen som sker när en gas får fly sin behållare genom en liten öppning.
Grahams lag säger att hastigheten med vilken en gas kommer att spridas eller diffundera är omvänt proportionell mot kvadratroten av de molära massorna i gasen. Detta innebär att lätta gaser sprids / diffunderar snabbt och tyngre gaser diffunderar / diffunderar långsamt.
Detta exempelproblem använder Grahams lag för att hitta hur mycket snabbare en gas effuses än en annan.
Grahams lagproblem
Gas X har en molmassa av 72 g / mol och Gas Y har en molmassa av 2 g / mol. Hur mycket snabbare eller långsammare dras Gas Y från en liten öppning än Gas X vid samma temperatur?
Lösning:
Grahams lag kan uttryckas som:
rX(MMX)1/2 = rY(MMY)1/2
var
rX = effusionshastighet / diffusion av Gas X
MMX= molmassa av Gas X
rY = effusionshastighet / diffusion av gas Y
MMY = molmassa för gas Y
Vi vill veta hur mycket snabbare eller långsammare gas Y-effekter jämfört med Gas X. För att få detta värde behöver vi förhållandet mellan hastigheterna för gas Y till gas X. Lös ekvationen för rY/ rX.
rY/ rX = (MMX)1/2/(MMY)1/2
rY/ rX = [(MMX) / (MMY)]1/2
Använd de angivna värdena för molmassor och anslut dem i ekvationen:
rY/ rX = [(72 g / mol) / (2)]1/2
rY/ rX = [36]1/2
rY/ rX = 6
Observera att svaret är ett rent tal. Med andra ord avbryter enheterna. Vad du får är hur många gånger snabbare eller långsammare gas Y avger jämfört med gas X.
Svar:
Gas Y kommer att matas ut sex gånger snabbare än den tyngre Gas X.
Om du blev ombedd att jämföra hur långsammare gas X-utströmningar jämför med gas Y, ta bara omvänt av hastigheten, som i detta fall är 1/6 eller 0,167.
Det spelar ingen roll vilka enheter du använder för utflödeshastigheten. Om gas X strömmar ut vid 1 mm / minut, avgas gas Y vid 6 mm / minut. Om gas Y avges vid 6 cm / timme, avgas gas X vid 1 cm / timme.
När kan du använda Grahams lag?
- Grahams lag får endast användas för att jämföra hastigheten för diffusion eller utströmning av gaser vid en konstant temperatur.
- Lagen bryts ned, som andra gaslagar, när koncentrationen av gaser blir mycket hög. Gaslagarna skrevs för idealiska gaser, som är vid låga temperaturer och tryck. När du ökar temperaturen eller trycket kan du förvänta dig att det förutsagda beteendet avviker från experimentella mätningar.