خطوات الاستخدام
الخطوة 1: فهم قانون غراهام للانتشار والتدفق الغازي. ينص القانون على أن معدل تدفق أو انتشار الغاز يتناسب عكسياً مع الجذر التربيعي لكتلته المولية. الصيغة الرياضية: معدل1 / معدل2 = √(كتلة مولية2 / كتلة مولية1). يجب التأكد من أن الوحدات متسقة، حيث تُستخدم الكتلة المولية بوحدة غرام/مول، ومعدل التدفق بأي وحدة (مثل لتر/ثانية) طالما أنها نفس الوحدة لكلا الغازين.
الخطوة 2: إدخال القيم المعطاة. ستحتاج إلى إدخال الكتلة المولية للغاز الأول (مولارية1)، والكتلة المولية للغاز الثاني (مولارية2)، ومعدل التدفق للغاز الأول (معدل1). يمكن ترك معدل التدفق للغاز الثاني (معدل2) فارغاً إذا كنت تريد حسابه. الآلة الحاسبة ستستخدم القانون لحساب القيمة المطلوبة.
الخطوة 3: تطبيق القانون. إذا كنت تحسب معدل2، فاستخدم الصيغة: معدل2 = معدل1 / √(كتلة مولية2 / كتلة مولية1). وإذا كنت تحسب معدل1، فعكس المعادلة. تقوم الآلة الحاسبة بذلك تلقائياً. تأكد من أن القيم المدخلة صحيحة (موجبة وغير صفرية).
الخطوة 4: تفسير النتيجة. تعطي النسبة الناتجة فكرة عن سرعة تحرك الغازات النسبية. على سبيل المثال، الغاز ذو الكتلة المولية الأصغر سينتشر أسرع. يمكن استخدام النتيجة في تطبيقات مثل فصل النظائر (كاليورانيوم) أو تصميم أنظمة التهوية.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على قانون غراهام بخطوات الحل كاملة.
الحل
الحل: نستخدم قانون غراهام: معدل_H₂ / معدل_He = √(كتلة_He / كتلة_H₂). بترتيب المعادلة: معدل_He = معدل_H₂ / √(كتلة_He / كتلة_H₂) = 4 / √(4.003 / 2.016) = 4 / √(1.986) ≈ 4 / 1.409 = 2.84 لتر/ثانية. إذن، معدل تدفق الهيليوم أقل من الهيدروجين لأن كتلته المولية أكبر. يمكن التحقق: نسبة الكتل 4.003/2.016 ≈ 1.986، وجذرها 1.409، وعكسها 0.71، والناتج 4*0.71=2.84.
الحل
الحل: نستخدم علاقة النسب: معدل_O₂ / معدل_مجهول = √(كتلة_مجهول / كتلة_O₂). بتربيع الطرفين: (معدل_O₂ / معدل_مجهول)² = كتلة_مجهول / كتلة_O₂. إذن كتلة_مجهول = كتلة_O₂ × (معدل_O₂ / معدل_مجهول)² = 32 × (2/3)² = 32 × (4/9) ≈ 32 × 0.4444 = 14.22 غرام/مول. الكتلة قريبة من النيتروجين (N₂ = 28) ولكن أقل، لذا قد يكون غاز أحادي الذرة مثل النيون (Ne = 20.18) أو الميثان (CH₄ = 16). هذا مثال عملي لتحديد هوية غاز باستخدام قانون غراهام.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة قانون غراهام.
قيم مُدخَلة قياسية
- الكتلة المولية الأولى
- 50
- الكتلة المولية الثانية
- 50
- المعدل الأول
- 5
- Rate2
- 1
قيم مُدخَلة مرتفعة
- الكتلة المولية الأولى
- 85
- الكتلة المولية الثانية
- 85
- المعدل الأول
- 20
- Rate2
- 20