Calculadora de velocidade de efusão

Efusão é a passagem de partículas de gás por uma abertura muito pequena para o vácuo ou uma região de pressão muito menor. Sua velocidade depende da rapidez das partículas, que está fortemente ligada à massa molar quando os gases estão à mesma temperatura. A lei de Graham descreve essa relação: a razão entre duas velocidades de efusão é igual à raiz quadrada da razão inversa de suas massas molares. Assim, um gás mais leve atravessa a abertura mais rapidamente que um gás mais pesado. Esta calculadora encontra a velocidade de um segundo gás a partir de uma velocidade medida ou fornecida e das massas molares dos dois gases. Ela aplica Velocidade 2 = Velocidade 1 × raiz quadrada de (Massa molar 1 / Massa molar 2). A velocidade conhecida pode usar qualquer unidade coerente, como mililitros por minuto, mols por segundo ou uma velocidade relativa. O resultado mantém essa unidade porque a razão das massas molares é adimensional. As duas massas molares devem usar a mesma unidade, normalmente gramas por mol. A lei de Graham decorre do modelo cinético molecular. À mesma temperatura, os gases têm a mesma energia cinética média de translação. Como a energia cinética depende da massa e do quadrado da velocidade, partículas mais leves precisam ter uma velocidade característica maior. Em condições ideais, a velocidade de efusão é proporcional a essa rapidez. A raiz quadrada é importante: um gás com um quarto da massa molar de outro efunde duas vezes mais rápido, e não quatro vezes. A lei funciona melhor para gases diluídos, aberturas minúsculas, temperaturas iguais e pressões baixas o suficiente para que as colisões perto da abertura não dominem. Gases reais podem apresentar desvios quando as forças intermoleculares se tornam importantes. A difusão através de outro gás é mais complexa porque as partículas colidem repetidamente. Efusão e difusão são conceitos relacionados, mas não são intercambiáveis em um trabalho de laboratório rigoroso. Use massas molares moleculares, e não massas atômicas, para hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, pois esses elementos normalmente formam moléculas diatômicas. Ao comparar velocidades experimentais, mantenha as temperaturas iguais e não altere a abertura nem as condições de pressão. Com esses controles, a razão calculada permite uma previsão rápida, ajuda a identificar um gás desconhecido ou serve para conferir observações experimentais.