Calcolatore legge di Graham

La legge di Graham della diffusione afferma che la velocità con cui un gas si spande attraverso un altro gas o una barriera porosa è inversamente proporzionale alla radice quadrata della sua massa molare. Questo calcolatore accetta due masse molari strettamente positive, M1 e M2, in qualsiasi unità coerente come grammi per mole, e restituisce il rapporto adimensionale rate1 su rate2 uguale alla radice quadrata di M2 su M1. Una verifica da manuale è l'idrogeno vicino a due grammi per mole contro l'ossigeno a trentadue grammi per mole, che dà un rapporto di quattro: il gas più leggero si diffonde quattro volte più in fretta nelle stesse condizioni. Una massa molare nulla o negativa viene rifiutata perché la legge della radice inversa non è definita per masse non positive.

Che cosa calcola davvero la legge di Graham della diffusione

Thomas Graham misurò quanto in fretta i gas si mescolano attraverso l'aria e i tappi porosi e scoprì che la specie più leggera supera sempre quella più pesante di un fattore preciso: l'inverso della radice quadrata della massa molare. Scritta come velocità uno su velocità due uguale alla radice di M due su M uno, la legge di Graham della diffusione è la forma scolastica di quell'osservazione.

La teoria cinetica spiega lo stesso rapporto perché la velocità quadratica media di una molecola di gas ideale è la radice di tre R T su M; a una temperatura condivisa le costanti si elidono e sopravvive solo il rapporto delle masse molari. Verifiche tipiche dei compiti sono l'idrogeno vicino a due grammi per mole contro l'ossigeno a trentadue, che dà un rapporto di quattro, e l'elio a quattro grammi per mole contro il metano a sedici, che dà due.

Masse molari uguali danno un rapporto di uno, come deve essere. Diffusione in questo contratto significa spandersi attraverso un altro gas o una barriera porosa alla stessa temperatura; l'effusione attraverso un foro obbedisce alla formula identica di radice inversa sotto le idealizzazioni usuali, ed è per questo che entrambi i nomi compaiono sulle schede anche se la geometria dell'esperimento differisce.

Questo calcolatore non cerca masse molari a partire da formule chimiche, non converte grammi per mole in chilogrammi per mole e non risolve la seconda legge di Fick attraverso un letto impaccato.

Compiti, note di laboratorio e risultati riproducibili

Gli studenti incontrano la legge di Graham della diffusione quando un capitolo cinetico-molecolare chiede quale gas percorre più distanza in un tubo di vetro nello stesso tempo, quando una dimostrazione di ammoniaca e cloruro di idrogeno forma un anello bianco di cloruro di ammonio più vicino all'estremo più pesante di HCl, o quando un esame fornisce due masse molari e chiede la velocità relativa senza calcolatrice grafica. Gli insegnanti possono pre-generare chiavi per coppie di masse modeste senza fidarsi di applicazioni opache che invertono il numeratore o omettono la radice.

Le note di laboratorio usano lo stesso rapporto come controllo di plausibilità prima di un modello di trasporto completo, confermando che l'elio si diffonderà più dell'azoto a parità di condizioni. I problemi storici di arricchimento, inclusa l'idea qualitativa della diffusione gassosa degli isotopi di esafluoruro di uranio, si riducono allo stesso fattore di radice della massa una volta note due masse molari.

Preferisca questa pagina quando la ricerca è la legge di Graham della diffusione e ha già due masse molari; usi prima uno strumento di moli da massa o di peso formula se deve ancora ricavare quelle masse da una formula chimica.