Prawo Grahama

badania Grahama nad dyfuzją gazów zostały zainicjowane przez jego czytanie o obserwacji niemieckiego chemika Johanna Döbereinera, że gaz wodorowy dyfunduje z małej szczeliny w szklanej butelce szybciej niż otaczające powietrze dyfundowane w celu jej zastąpienia. Graham zmierzył szybkość dyfuzji gazów przez korki gipsowe, przez bardzo drobne rurki i przez małe otwory. W ten sposób spowolnił proces, aby można było go badać ilościowo., Po raz pierwszy stwierdził w 1831, że szybkość wysięku gazu jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego jego gęstości, a później w 1848 wykazał, że szybkość ta jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego masy molowej. Graham kontynuował badania nad dyfuzją substancji w roztworze i w trakcie procesu odkrył, że niektóre pozorne roztwory są w rzeczywistości zawiesinami cząstek zbyt dużych, aby przejść przez filtr pergaminowy. Nazwał te materiały koloidy, termin, który przyszedł do oznaczenia ważną klasę drobno podzielone materiały.,

mniej więcej w czasie pracy Grahama, koncepcja masy cząsteczkowej powstała głównie dzięki pomiarom gazów. Daniel Bernoulli zasugerował w 1738 roku w swojej książce Hydrodynamica, że ciepło wzrasta proporcjonalnie do prędkości, a tym samym energii kinetycznej cząstek gazu. Włoski fizyk Amedeo Avogadro zasugerował również w 1811, że równe objętości różnych gazów zawierają jednakową liczbę cząsteczek. Tak więc względne masy cząsteczkowe dwóch gazów są równe stosunkowi masy równej objętości gazów., Wgląd Avogadro wraz z innymi badaniami zachowania się gazu stał się podstawą późniejszych prac teoretycznych Szkockiego fizyka Jamesa Clerka Maxwella w celu wyjaśnienia właściwości gazów jako zbiorów małych cząstek poruszających się w dużej mierze w pustej przestrzeni.

być może największym sukcesem kinetycznej teorii gazów było odkrycie, że dla gazów temperatura mierzona w Kelwinowej (bezwzględnej) skali temperatury jest wprost proporcjonalna do średniej energii kinetycznej cząsteczek gazu., Prawo Grahama dla dyfuzji może być zatem rozumiane jako konsekwencja kinetyki molekularnej równej w tej samej temperaturze.,frac {1} {2}} m_ {\RM {H_{2}}} v_ {\RM {H_{2}}}^{2}={\frac {1} {2}} m_ {\RM {o_{2}}} v_ {\RM {O_{2}}}^{2}}

które można uprościć i przestawić na:

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}}}}}}

lub:

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, ograniczając układ do przejścia cząstek przez obszar, prawo Grahama pojawia się na początku tego artykułu.,