La legge di Graham

La ricerca di Graham sulla diffusione dei gas è stata innescata dalla sua lettura sull’osservazione del chimico tedesco Johann Döbereiner che il gas idrogeno si diffondeva da una piccola fessura in una bottiglia di vetro più velocemente dell’aria circostante diffusa per sostituirlo. Graham misurò la velocità di diffusione dei gas attraverso tappi di gesso, attraverso tubi molto fini e attraverso piccoli orifizi. In questo modo ha rallentato il processo in modo che potesse essere studiato quantitativamente., Ha affermato per la prima volta nel 1831 che il tasso di versamento di un gas è inversamente proporzionale alla radice quadrata della sua densità, e più tardi nel 1848 ha dimostrato che questo tasso è inversamente proporzionale alla radice quadrata della massa molare. Graham ha continuato a studiare la diffusione di sostanze in soluzione e nel processo ha fatto la scoperta che alcune soluzioni apparenti in realtà sono sospensioni di particelle troppo grandi per passare attraverso un filtro pergamena. Ha definito questi materiali colloidi, un termine che è venuto a indicare una classe importante di materiali finemente divisi.,

Intorno al tempo Graham ha fatto il suo lavoro, il concetto di peso molecolare è stato stabilito in gran parte attraverso le misurazioni dei gas. Daniel Bernoulli suggerì nel 1738 nel suo libro Hydrodynamica che il calore aumenta in proporzione alla velocità, e quindi all’energia cinetica, delle particelle di gas. Il fisico italiano Amedeo Avogadro ha anche suggerito nel 1811 che volumi uguali di gas diversi contengono un numero uguale di molecole. Pertanto, i pesi molecolari relativi di due gas sono uguali al rapporto tra pesi di volumi uguali dei gas., L’intuizione di Avogadro insieme ad altri studi sul comportamento dei gas ha fornito una base per il successivo lavoro teorico del fisico scozzese James Clerk Maxwell per spiegare le proprietà dei gas come raccolte di piccole particelle che si muovono attraverso lo spazio in gran parte vuoto.

Forse il più grande successo della teoria cinetica dei gas, come venne chiamata, fu la scoperta che per i gas, la temperatura misurata sulla scala di temperatura Kelvin (assoluta) è direttamente proporzionale all’energia cinetica media delle molecole di gas., La legge di Graham per la diffusione potrebbe quindi essere intesa come una conseguenza del fatto che le energie cinetiche molecolari sono uguali alla stessa temperatura.,frac {1}{2}}m_{\rm {H_{2}}}v_{\rm {H{2}}}^{2}={\frac {1}{2}}m_{\rm {O_{2}}}v_{\rm {O_{2}}}^{2}}

Che può essere semplificata e modificata in modo da:

v H 2 2 v O 2 2 = m O 2 m H 2 {\displaystyle {\frac {v_{\rm {H{2}}}^{2}}{v_{\rm {O_{2}}}^{2}}}={\frac {m_{\rm {O_{2}}}}{m_{\rm {H{2}}}}}}

o:

v H 2 v O 2 = m O 2 m H 2 {\displaystyle {\frac {v_{\rm {H_{2}}}}{v_{\rm {O_{2}}}}}={\sqrt {\frac {m_{\rm {O_{2}}}}{m_{\rm {H{2}}}}}}}

Ergo, quando condizionare il sistema per il passaggio di particelle attraverso un’area, Legge di Graham appare come scritto all’inizio di questo articolo.,