Hvad er forholdet mellem hastighed og molmasse i gasser?

Forholdet mellem hastighed og molmasse i gasser er omvendt proportional . Dette betyder, at når den molære masse af en gas øges, falder hastigheden af ​​dens molekyler, og vice versa.

Her er hvorfor:

* kinetisk molekylær teori: Denne teori siger, at gasmolekyler er i konstant tilfældig bevægelse, og deres gennemsnitlige kinetiske energi er direkte proportional med den absolutte temperatur.

* kinetisk energiligning: Den kinetiske energi (KE) af et gasmolekyle er givet af:Ke =(1/2) mv², hvor M er massen og V er hastigheden.

* molmasse og hastighed: Da den kinetiske energi af alle gasmolekyler ved en given temperatur er den samme, vil tungere molekyler (højere molmasse) have en lavere hastighed for at kompensere for deres større masse.

Matematisk repræsentation:

Den rod-middel-kvadrathastighed (VRMS) af gasmolekyler er givet af:

VRMS =√ (3RT/M)

Hvor:

* R er den ideelle gaskonstant

* T er den absolutte temperatur

* M er den molære masse

Denne ligning viser tydeligt det omvendte forhold mellem hastighed og molmasse.

implikationer:

* diffusion: Lysere gasser diffunderer hurtigere end tungere gasser, fordi deres molekyler bevæger sig hurtigere.

* effusion: Effusionshastigheden (passagen af ​​gasmolekyler gennem et lille hul) er også omvendt proportional med kvadratroden af ​​den molære masse. Dette er kendt som Grahams udstrømningslov.

Eksempel:

Hydrogengas (H2, molmasse =2 g/mol) vil have en højere hastighed end iltgas (O2, molmasse =32 g/mol) ved den samme temperatur. Dette er grunden til, at brintgas slipper ud fra en beholder hurtigere end iltgas.