格銳目定律

格銳目定律

格銳目定律(Graham's Law)說明定溫定壓時,氣體的擴散速率與其密度的平方根成反比。此定律由蘇格蘭化學家托馬斯·格雷姆(Thomas Graham)於1831年提出。格銳目定律可套用於分離混合氣體。

定義

格銳目定律:同溫同壓下,氣體的滲出(effusion)率與氣體的質量的平方根反比

數學表達式

不同氣體的平均擴散速率(v)與氣體的質量m的平方根成反比。

詳解

格銳目定律的英文是Graham'sLaw。格銳目定律又稱之為格銳目擴散定律,在1831年(又說1830年)由蘇格蘭化學家托馬斯·格雷姆(ThomasGraham)測量氣體擴散速率所發現的,該定律說明定溫定壓時,氣體的擴散速率與其密度的平方根成反比。

套用

圖示一圖示一

1.由通孔擴散可預測定氣體的分子量。

2.套用於分離混合氣體如圖示一。

發現經過

1826年,托馬斯·格雷姆寫了一篇有關氣體被液體吸收方面的論文。這論文引發了他測量氣體擴散的動機,他首先測量氣體經過塗有巴黎灰泥的多孔栓塞時的擴散速率,稍後又研究氣體經由白金圓板4中的小孔實流徙和發散的速率,於是在1829年提出了他的第一篇重要論文--《氣體擴散定律》--今稱為格銳目定律,1831年在愛丁堡皇家學會上正式發表。

該定律為:在定溫定壓下,一氣體之擴散速率與其密度之平方根成反比。即氣體愈重,則其向四方擴散的速率愈慢。同時,格雷姆也發現,氣體之通孔流徙情況與擴散情況相當,因此通孔流徙速率也可用相同的公式來描述。

利用這種擴散性質,格雷姆在1846年發展出一項分離不同氣體的方法。將分子量不同的混合氣體,通過一系列的小孔而擴散時,只要小孔的孔徑比分子的平均自由徑小,則因氣體的擴散速率與氣體分子量的平方根成反比,較輕的分子通孔速率較快,在每次通孔後的混合氣體中所占的比例將逐次提高,如此經數十次、數百次的擴散後,終可達到幾乎完全分離的目的。現在將核反應所需的U-235從其同位素U-238中分離的技術,就是這種原理的套用。

物理學定律(1)

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