格雷厄姆扩散和渗出公式
格雷厄姆定律表示气体渗出或扩散速率与该气体摩尔质量之间的关系。扩散描述的是气体在一定体积或第二种气体中的扩散，而渗出描述的是气体通过小孔进入开放室的运动。
1829年，苏格兰化学家托马斯·格雷厄姆（Thomas Graham）通过实验确定，气体的渗出率与气体粒子密度的平方根成反比。1848年，他证明气体的渗出率也与其摩尔质量的平方根成反比。格雷厄姆定律还表明，在相同的温度下，气体的动能是相等的。
格雷厄姆定律公式
格雷厄姆定律表明，气体的扩散或渗出速率与其摩尔质量的平方根成反比。见下面等式形式的定律。
R∝ 1/（M）½
或
r（M）½=常数
在这些方程中，r=扩散或渗出速率，M=摩尔质量。
通常，该定律用于比较气体（通常表示为气体A和气体B）之间扩散率和渗出率的差异。该定律假设两种气体之间的温度和压力恒定且相等。当使用格雷厄姆定律进行比较时，公式如下：
rGas A/rGas B=（MGas B）½/（MGas A）½
示例问题
格雷厄姆定律的一个应用是确定一种气体相对于另一种气体的渗出速度，并量化速率的差异。例如，如果要比较氢气（H2）和氧气（O2）的渗出率，可以使用它们的摩尔质量（氢气=2，氧气=32）并将它们反向关联。
比较渗出率的方程式：速率H2/速率O2=321/2/21/2=161/2/11/2=4/1
这个方程式表明氢分子的渗出速度是氧分子的四倍。
另一类格雷厄姆定律问题可能会要求你找到一种气体的分子量，如果你知道它的同一性和两种不同气体之间的渗出率。
计算分子量的方程式：M2=M112/Rate22
铀浓缩
格雷厄姆定律的另一个实际应用是铀浓缩。天然铀由质量稍有不同的同位素混合物组成。在气态渗出中，铀矿石首先被制成六氟化铀气体，然后通过多孔物质反复渗出。通过每次渗出，通过孔隙的物质在U-235（用于产生核能的同位素）中变得更加集中，因为这种同位素的扩散速度比较重的U-238快。
- 发表于 2021-09-15 17:17
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- 分类：化学
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