5.9
تحتوي زجاجة العطر المغلقة على تركيز عالٍمن الجزيئات العطرية الغازية،و التي تتحرك باستمرار وتتصادم بشكل عشوائي. في هذه الأثناء،الهواء خارج الزجاجة لا يحتوي بشكل أساسي على أي من هذه الجزيئات. عند فتح الزجاجة،يحدث تدرج للتركيز بين مناطق التركيزات العالية والمنخفضة.
تستمر الجزيئات في التحرك بشكل عشوائي،مع الحركة الكلية من منطقة التركيز العالي إلى منطقة التركيز المنخفض. الاختلاط والانتشار التلقائي للسوائل أو الغازات،بسبب تدرج التركيز،يسمى الانتشار الجزيئي. والانتشار عملية بطيئة.
وعلى الرغم من أن جزيئات الغاز تنتقل بسرعات عالية،تسبب الاصطدامات العديدة تغييرات متكررة في السرعة والاتجاه. متوسط المسافة التي يقطعها الجسيم بين الاصطدامات يُعرف باسم المسار الحر المتوسط. بالنسبة لجسيم الغاز،فإنّمساره الحر يتأثر بكثافة الجسيمات،والتي نؤثر أيضًا على الضغط.
فمع زيادة كثافة الجسيمات،يزداد تردد الاصطدام. وبالتالي،فإن المسار الحر المتوسط يصبح أقصر. وبالمثل،مع انخفاض كثافة الجسيمات،يقل تردد الاصطدام،مما يؤدي إلى مسار حر متوسط أطول.
تنتشر الغازات المختلفة بمعدلات مختلفة،حسب سرعة جزيئات الغاز. بماأنّجذر متوسط التربيع،أو RMS،السرعة والكتلة المولية للغازات ذات صلة عكسيا،فإنّالغازات الأخف تنتشر أسرع من الغازات الثقيلة. لنضع في الإعتبار أنبوب زجاجي يمر بين حافظات تحتوي على كميات متساوية من غاز الأمونيا وكلوريد الهيدروجين.
عندما تلتقي الغازات المنتشرة،تتفاعل لتشكيل حلقة من كلوريد الأمونيوم. الحلقة أقرب إلى نهاية أنبوب كلوريد الهيدروجين،لأن جزيئات الأمونيا الأخف سافرت إلى أسفل الأنبوب أبعد من جزيئات كلوريد الهيدروجين الأثقل في نفس الوقت. التدفق هو عملية أخرى تتضمن حركة جزيئات الغاز.
إنها قدرة جزيئات الغاز على السفر عبر ثقب قطره أصغر بكثير من متوسط المسار الحر للغاز نفسه،استجابةًلاختلاف الضغط. لهذا السبب تنكمش بالونات الهيليوم ففي النهاية يتدفق الهيليوم تدريجياًعبر المسام الصغيرة من مادة البالون. مثل الانتشار،فإنّمعدل التدفق يعتمد على سرعة RMS والكتلة المولية للغاز.
على وجه التحديد،معدل التدفق يتناسب عكسيًا مع الجذر التربيعي للكتلة المولية للغاز. لذلك،تعمل الغازات الثقيلة بشكل أبطأ من الغازات الأخف. بالنسبة لأي غازين،نسبة معدلات تدفقهم هي الجذر التربيعي للنسبة العكسية لكتلهم الجزيئية.
هذا يسمى قانون جراهام للتدفق. لنفكر في بالونين منفوخين بنفس الضغط واحد مليء بالهيليوم والآخر بالأكسجين. للهيليوم كتلة جزيئية أقل من الأكسجين،وبهذا فإن بالون الهيليوم يطفو في الهواء.
بتطبيق قانون جراهام علي الهيليوم و الاكسجين،يقترح ان الهيليوم 2.8 مرة اسرع من الاكسجين،و بالتالي،يفرغ بالون الهيليوم اسرع من بالون الاكسجين.
على الرغم من أن الجزيئات الغازية تنتقل بسرعات هائلة (مئات الأمتار في الثانية)، فإنها تصطدم بجزيئات غازية أخرى وتسير في اتجاهات مختلفة قبل الوصول إلى ا…
حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.