Hvorfor diffunderer brintgas hurtigst?

Grahams lov om effusion siger, at udstrømningshastigheden af ​​en gas er omvendt proportional med kvadratroden af ​​dens molære masse. Med andre ord, jo lettere gassen er, jo hurtigere vil den strømme ud.

Brintgas har en molær masse på 2 g/mol, hvilket er den letteste af alle gasser. Derfor vil brintgas diffundere hurtigst.

Her er en matematisk forklaring på Grahams lov om effusion:

$$Rate \ af \ effusion \ \propto \ \frac{1}{\sqrt{Molar \ masse}}$$

hvor:

* Udstrømningshastighed er mængden af ​​gas, der strømmer ud gennem en lille åbning i en tidsenhed.

* Molær masse er massen af ​​et mol gas.

For to gasser A og B kan Grahams lov udtrykkes som følger:

$$\frac{Hastighed \ af \ effusion \ af \ A}{Rate \ af \ effusion \ af \ B} =\sqrt{\frac{Molar \ masse \ af \ B}{Molar \ masse \ af \ A} }$$

Hvis vi lader gas A være brintgas (H2) og gas B være en anden gas med molmassen M, så bliver ligningen:

$$\frac{Hastighed \ af \ effusion \ af \ H2}{Hastighed \ af \ effusion \ af \ gas \ B} =\sqrt{\frac{M}{2}}$$

Da den molære masse af brintgas er 2 g/mol, vil hastigheden for udstrømning af brintgas være:

$$ Rate \ af \ effusion \ af \ H2 =\sqrt{\frac{M}{2}} \ gange Rate \ af \ effusion \ af \ gas \ B$$

Fordi den molære masse af brintgas er den letteste af alle gasser, vil hastigheden af ​​udstrømning af brintgas være den hurtigste af alle gasser.