Grahams lag

Grahams forskning om diffusion av gaser utlöstes av hans läsning om observation av den tyska kemisten Johann Döbereiner att vätegas diffunderade ut ur en liten spricka i en glasflaska snabbare än den omgivande luften diffunderade in för att ersätta den. Graham mätte graden av diffusion av gaser genom gipsproppar, genom mycket fina rör och genom små öppningar. På så sätt saktade han ner processen så att den kunde studeras kvantitativt., Han uppgav först i 1831 att graden av utgjutning av en gas är omvänt proportionell mot kvadratroten av dess densitet, och senare i 1848 visade att denna hastighet är omvänt proportionell mot kvadratroten av den molära massan. Graham fortsatte med att studera diffusionen av ämnen i lösning och i processen gjorde upptäckten att vissa uppenbara lösningar faktiskt är suspensioner av partiklar för stora för att passera genom ett pergamentfilter. Han kallade dessa material kolloider, en term som har kommit att beteckna en viktig klass av finfördelade material.,

runt tiden Graham gjorde sitt arbete etablerades begreppet molekylvikt i stor utsträckning genom mätningar av gaser. Daniel Bernoulli föreslog 1738 i sin bok Hydrodynamica att värmen ökar i proportion till hastigheten, och därmed kinetisk energi, av gaspartiklar. Italiensk fysiker Amedeo Avogadro föreslog också 1811 att lika stora volymer av olika gaser innehåller lika många molekyler. Således är de relativa molekylvikterna hos två gaser lika med förhållandet mellan vikter av lika stora volymer av gaserna., Avogadros insikt tillsammans med andra studier av gasbeteende gav en grund för senare teoretiskt arbete av skotsk fysiker James Clerk Maxwell för att förklara egenskaperna hos gaser som Samlingar av små partiklar som rör sig genom i stort sett tomt utrymme.

kanske den största framgången för den kinetiska teorin om gaser, som det kom att kallas, var upptäckten att för gaser är temperaturen mätt på Kelvin (absolut) temperaturskalan direkt proportionell mot gasmolekylernas genomsnittliga kinetiska energi., Grahams diffusionslag kan således förstås som en följd av att molekylärkinetiska energier är lika vid samma temperatur.,frac {1}{2}}m_ {\rm {H_{2}}}v_ {\rm {H_{2}}}^{2}={\frac {1}{2}}m_ {\rm {o_{2}}}v_ {\rm {O_{2}}}^{2}}

som kan förenklas och omplaceras till:

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}}}}}}

eller:

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, när man begränsar systemet till passage av partiklar genom ett område, visas Grahams lag som skrivet i början av denna artikel.,