Calculadora de velocidad de efusión

La efusión es el paso de partículas de gas por un orificio muy pequeño hacia el vacío o una región de presión mucho menor. Su velocidad depende de la rapidez de las partículas, que está estrechamente ligada a la masa molar cuando los gases tienen la misma temperatura. La ley de Graham expresa esta relación: el cociente entre dos velocidades de efusión es igual a la raíz cuadrada del cociente inverso de sus masas molares. Por eso, un gas ligero atraviesa el orificio más rápido que uno pesado. Esta calculadora obtiene la velocidad de un segundo gas a partir de una velocidad medida o asignada y las masas molares de ambos gases. Aplica Velocidad 2 = Velocidad 1 × raíz cuadrada de (Masa molar 1 / Masa molar 2). La velocidad conocida puede expresarse en cualquier unidad coherente, como mililitros por minuto, moles por segundo o una velocidad relativa. El resultado conserva esa unidad porque el cociente de masas molares es adimensional. Ambas masas molares deben usar la misma unidad, normalmente gramos por mol. La ley de Graham se deriva del modelo cinético molecular. A igual temperatura, los gases tienen la misma energía cinética media de traslación. Como esta energía depende de la masa y del cuadrado de la velocidad, las partículas de menor masa deben tener una velocidad característica mayor. En condiciones ideales, la velocidad de efusión es proporcional a esa rapidez. La raíz cuadrada es fundamental: un gas cuya masa molar es la cuarta parte de la de otro efunde el doble de rápido, no cuatro veces más rápido. La ley funciona mejor con gases diluidos, orificios diminutos, temperaturas iguales y presiones lo bastante bajas para que las colisiones cerca del orificio no dominen el proceso. Los gases reales pueden desviarse cuando las fuerzas intermoleculares son importantes. La difusión a través de otro gas es más compleja por las colisiones repetidas entre partículas. Efusión y difusión están relacionadas, pero no son intercambiables en un trabajo de laboratorio riguroso. Usa masas molares moleculares, no masas atómicas, para gases como hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, que normalmente forman moléculas diatómicas. Al comparar velocidades experimentales, mantén la misma temperatura y las mismas condiciones de presión y del orificio. Con estos controles, el cociente calculado sirve para hacer una predicción rápida, identificar un gas desconocido o comprobar observaciones experimentales.