Effusie en diffusie van gassen met voorbeelden Diffusion:
Het mengen van moleculen van het ene gas met moleculen van een ander
gas wordt diffusie genoemd. Geur van een parfum of maaltijd
in een kamer zijn enkele veel voorkomende voorbeelden van diffusie
van gassen. Gassen hebben verschillende diffusiesnelheden bij
verschillende temperaturen. De volgende formule toont de verhouding
van diffusiesnelheden van twee gassen bij dezelfde temperatuur.
Diffusiesnelheid (r) is recht evenredig met de gemiddelde
moleculaire snelheid.
Waar; r1 en r2 zijn diffusiesnelheden van gas 1 en
gas 2, V1 en V2 zijn gemiddelde moleculaire
snelheden van gassen en M1 en M2 zijn moleculaire massa's van
gassen.
De hierboven gegeven vergelijking wordt ook wel "Graham's Diffusion
Law" genoemd.
Nu geven we de diffusieverhouding van twee verschillende gassen bij
verschillende temperaturen. Laat T1 en T2
absolute temperaturen van gassen zijn.
Op te sommen;
Snelheid van gasdiffusie;
is omgekeerd evenredig met de
vierkantswortel met molaire massa
is recht evenredig met de
vierkantswortel van absolute temperatuur
Dus;
Als gassen dezelfde temperatuur hebben, heeft één met een kleinere
molmassa een grotere diffusiesnelheid. Als gassen een gelijke
molmassa hebben, heeft één met een hogere temperatuur een grotere
diffusiesnelheid.
Effusie
Zoals u op de bovenstaande afbeelding kunt zien, wordt de beweging
van de gassen van de ene container naar de andere door een klein
gaatje te passeren effusie genoemd (zoals op de foto, is de tweede
container over het algemeen leeg of vacuüm). Diffusie vindt plaats
onder constante druk daarentegen vindt effusie plaats onder
drukverschil tussen houders. De effusiesnelheid van gassen verandert
volgens de diffusiewet van Graham. Nu lossen we enkele voorbeelden
op met betrekking tot diffusie en effusie van gassen.
Voorbeeld: Als gassen X en SO2 tegelijkertijd
worden verzonden vanuit de punten A en B, komen ze samen op punt 20
cm van B. Welke van de volgende beweringen is waar? (SO2
= 64)
I. Molaire massa van X is 4
II. Als we de absolute temperatuur van SO2
verhogen en de temperatuur van X constant houden, komen het
ontmoetingspunt van gassen dichter bij A.
III. Als we de absolute temperatuur van gassen met dezelfde
hoeveelheid verlagen, verandert het ontmoetingspunt niet.
Oplossing:
I. Aangezien het ontmoetingspunt van gassen 20 cm verwijderd
is van B, bewegen moleculen van X 4 keer sneller dan moleculen van
SO2.
I is waar
II. SO2 beweegt langzamer dan X, als we de
temperatuur van SO2 verhogen, neemt de snelheid toe en
komt het ontmoetingspunt dichter bij punt A. II is ook waar.
III. Het verlagen van de temperatuur van gassen in dezelfde
hoeveelheid heeft geen invloed op het trefpunt. III is waar
Voorbeeld: Welke van de volgende beweringen geldt voor de
gemiddelde moleculaire snelheid van H2 en N2
moleculen. (H = 1, N = 14)
I. N2 moleculen bij 40 ° C zijn langzamer dan H2
moleculen bij 40 ° C.
II. H2 moleculen bij 80 ° C zijn langzamer dan N2
moleculen bij 40 ° C.
III. N2 moleculen bij 80 ° C zijn sneller dan H2
moleculen bij 40 ° C.
Oplossing:
Molaire massa H2 = 2 g / mol, Molaire massa N2
= 28 g / mol.
I. Aangezien de molmassa van N2 groter is dan H2,
bewegen N2 moleculen langzamer dan H2. I is
waar
II. Gemiddelde moleculaire snelheid is recht evenredig met
vierkantswortel van absolute temperatuur. Aldus zijn H2
moleculen sneller dan N2 moleculen. II is waar
III. Moleculen van N2 bij 80 ° C zijn sneller dan
moleculen van H2 bij 40 ° C. III is waar.
Voorbeeld: Bij constante temperatuur ontmoeten de kranen
elkaar bij punt A. Vind de moleculaire massa van X (gas).
Oplossing:
Omdat ze elkaar ontmoeten op punt A, zijn moleculen van Hij sneller
dan moleculen van X. Gedurende dezelfde tijd neemt Hij 4 eenheden
afstand, X neemt 1 eenheden afstand.
