Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

5.9: Эффузия и диффузия
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Effusion and Diffusion
 
ТРАНСКРИПТ

5.9: Эффузия и диффузия

Несмотря на то, что молекулы газа путешествуют с огромной скоростью (сотни метров в секунду), они сталкиваются с другими молекулами газа и проходят в разных направлениях, прежде чем достичь нужной цели. При комнатной температуре молекула газа будет испытывать миллиарды столкновений в секунду. Средний свободный путь — это среднее расстояние, которое молекула проходит между столкновениями. Средний свободный путь увеличивается с уменьшением давления; в целом, средний свободный путь для молекулы газа будет в сотни раз больше диаметра молекулы

В целом, когда проба газа вводится в одну часть закрытого контейнера, ее молекулы очень быстро рассеиваются по всему контейнеру; этот процесс, посредством которого молекулы рассеиваются в пространстве в ответ на различия в концентрации называется диффузией. Газовые атомы или молекулы, конечно, не руководствуются градиентом концентрации; они просто перемещаются случайным образом — области с более высокой концентрацией имеют больше частиц, чем области с более низкой концентрацией, поэтому происходит чистое движение видов из зон с высокой концентрацией в зоны с низкой концентрацией. В закрытой среде диффузия в конечном итоге приведет к равномерной концентрации газа на всем протяжении. Газообразные атомы и молекулы продолжают двигаться, но поскольку их концентрации одинаковы в обеих лампах, скорости передачи между лампами равны (чистая передача молекул не происходит). Количество газа, проходящего через определенную площадь за единицу времени, является скоростью диффузии.

Скорость диффузии зависит от нескольких факторов: Градиента концентрации (увеличение или уменьшение концентрации с одной точки на другую), площади поверхности, доступной для диффузии, и расстояния, которое должны пройти частицы газа.

Процесс, связанный с движением газовых частиц, как при диффузии, представляет собой эффузию, утечку молекул газа через маленькую дыру, например, через отверстие в баллоне в вакуум. Несмотря на то, что коэффициенты диффузии и эффузии зависят от молярной массы используемого газа, их скорость не одинакова, однако, коэффициенты их расхода одинаковы.

Если смесь газов помещается в контейнер с пористыми стенками, газы выходят через небольшие отверстия в стенах. Более легкие газы проходят через небольшие отверстия быстрее (с большей скоростью), чем более тяжелые. В 1832 году Томас Грэм изучил скорости эффузии различных газов и сформулировал закон Грэма об эффузии: Скорость эффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню массы его частиц:

Это означает, что если два газа, А и В, находятся при одинаковой температуре и давлении, отношение их скорости эффузии обратно пропорционально отношению квадратных корней масс их частиц:

Это соотношение указывает на то, что более легкий газ имеет более высокую скорость эффузии.

Например, заполненный гелием резиновый баллон сдувается быстрее, чем заполненный воздухом, потому что скорость выдувания через поры резины быстрее для более легких атомов гелия, чем для молекул воздуха.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 9.4: Эффузия и диффузия газов.

"

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter