Calculateur loi de Graham

La loi de Graham de la diffusion énonce que la vitesse à laquelle un gaz se répand à travers un autre gaz ou une barrière poreuse est inversement proportionnelle à la racine carrée de sa masse molaire. Ce calculateur prend deux masses molaires strictement positives, M1 et M2, dans toute unité cohérente telle que le gramme par mole, et renvoie le rapport adimensionnel rate1 sur rate2 égal à la racine carrée de M2 sur M1. Une vérification de manuel est l'hydrogène près de deux grammes par mole face à l'oxygène à trente-deux grammes par mole, ce qui donne un rapport de quatre : le gaz le plus léger diffuse quatre fois plus vite dans les mêmes conditions. Une masse molaire nulle ou négative est rejetée, car la loi en racine inverse n'est pas définie pour une masse non positive.

Ce que calcule réellement la loi de Graham de la diffusion

Thomas Graham a mesuré la rapidité avec laquelle les gaz se mélangent à travers l'air et des bouchons poreux, et a constaté que l'espèce plus légère distancie toujours la plus lourde d'un facteur précis : l'inverse de la racine carrée de la masse molaire. Écrite comme vitesse un sur vitesse deux égal à la racine de M deux sur M un, la loi de Graham de la diffusion est la forme scolaire de cette observation.

La théorie cinétique explique le même rapport, car la vitesse quadratique moyenne d'une molécule de gaz parfait est la racine de trois R T sur M ; à une température partagée, les constantes s'annulent et seul le rapport des masses molaires subsiste. Les vérifications typiques de devoirs sont l'hydrogène près de deux grammes par mole face à l'oxygène à trente-deux, qui donne un rapport de quatre, et l'hélium à quatre grammes par mole face au méthane à seize, qui donne deux.

Des masses molaires égales donnent un rapport de un, comme il se doit. La diffusion, dans ce contrat, désigne la propagation à travers un autre gaz ou une barrière poreuse à la même température ; l'effusion par un orifice obéit à la formule identique en racine inverse sous les idéalisations habituelles, ce qui explique que les deux noms figurent sur les fiches même si la géométrie de l'expérience diffère.

Ce calculateur ne recherche pas les masses molaires à partir de formules chimiques, ne convertit pas les grammes par mole en kilogrammes par mole et ne résout pas la seconde loi de Fick à travers un lit tassé.

Devoirs, notes de laboratoire et résultats reproductibles

Les élèves rencontrent la loi de Graham de la diffusion lorsqu'un chapitre de théorie cinétique moléculaire demande quel gaz parcourt plus de distance dans un tube de verre pendant le même temps, lorsqu'une démonstration ammoniac–chlorure d'hydrogène forme un anneau blanc de chlorure d'ammonium plus près de l'extrémité plus lourde de HCl, ou lorsqu'un examen fournit deux masses molaires et exige la vitesse relative sans calculatrice graphique.

Les enseignants peuvent pré-générer des corrigés pour des paires de masses modestes sans se fier à des applications opaques qui inversent le numérateur ou omettent la racine. Les notes de laboratoire utilisent le même rapport comme contrôle de bon sens avant un modèle de transport complet, en confirmant que l'hélium diffusera plus que l'azote dans des conditions égales.

Les problèmes historiques d'enrichissement, y compris l'idée qualitative de la diffusion gazeuse des isotopes de l'hexafluorure d'uranium, se réduisent aussi au même facteur racine de la masse dès que deux masses molaires sont connues. Préférez cette page lorsque la recherche porte sur la loi de Graham de la diffusion et que vous avez déjà deux masses molaires ; utilisez d'abord un outil de moles à partir de la masse ou de poids formule si vous avez encore besoin de ces masses à partir d'une formule chimique.