Γιατί το αέριο υδρογόνου θα διαχέει ταχύτερα;

Ο νόμος της συλλογής του Graham δηλώνει ότι ο ρυθμός έκχυσης ενός αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογος της τετραγωνικής ρίζας της μοριακής μάζας του. Με άλλα λόγια, το ελαφρύτερο αέριο, τόσο πιο γρήγορα θα εκπλύνει.

Το αέριο υδρογόνου έχει μοριακή μάζα 2 g/mol, η οποία είναι το ελαφρύτερο από όλα τα αέρια. Ως εκ τούτου, το αέριο υδρογόνου θα διαχέει ταχύτερα.

Εδώ είναι μια μαθηματική εξήγηση του νόμου περί συλλογής του Graham:

$$ RATE \ of \ exection \ \ propto \ \ frac {1} {\ sqrt {molar \ mass}} $$

όπου:

* Ο ρυθμός συλλογής είναι ο όγκος αερίου που εξαλείφει μέσα από ένα μικρό άνοιγμα σε μια μονάδα χρόνου.

* Η μοριακή μάζα είναι η μάζα ενός γραμμομόρου αερίου.

Για δύο αέρια Α και Β, ο νόμος του Graham μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

$$ \ frac {rate \ of \ exion \ του \ a} {rate \ of \ exion \ του \ b} =\ sqrt {\ frac {molar \ mass \ b}} {molar \ mass \ of \ a}} $$

Εάν αφήσουμε το αέριο Α να είναι αέριο υδρογόνου (H2) και αέριο Β να είναι ένα άλλο αέριο με μοριακή μάζα Μ, τότε η εξίσωση γίνεται:

$$ \ frac {RAME \ of \ exection \ του \ h2} {RAME \ of \ exion \ του GAS \ b} =\ sqrt {\ frac {m} {2}} $$

Δεδομένου ότι η μοριακή μάζα του αερίου υδρογόνου είναι 2 g/mol, ο ρυθμός έκχυσης του αερίου υδρογόνου θα είναι:

$$ rate \ του \ exection \ του \ h2 =\ sqrt {\ frac {m} {2}} \ times \ of \ exion \ του \ gas \ b $$

Επειδή η μοριακή μάζα του αερίου υδρογόνου είναι το ελαφρύτερο από όλα τα αέρια, ο ρυθμός έκχυσης του αερίου υδρογόνου θα είναι ο ταχύτερος από όλα τα αέρια.