格雷姆定律

格雷姆定律(英語:Graham's Law)說明定溫定壓時,氣體隙流速率與其氣體微粒質量的平方根成反比。此定律由蘇格蘭化學家托馬斯·格雷姆於1831年在實驗的基礎上提出,其形式為:這裡的分別是第一種和第二種氣體的隙流速率,單位為單位時間多少體積或多少莫耳數,分別是兩種氣體的分子量[1]。在氣體中各處的密度差別不大的情況下,格雷姆定律可以用來估算氣體的擴散速率比。

應用實例

格雷姆定律可以用於解釋一些生活中的常見現象,比如充滿氦氣的氣球,由於氦的分子量(約為4)小於空氣的平均分子量(約為29),氦氣通過氣球表面的小孔逸出的速度大約是空氣進入氣球速度的2.7倍,故氦氣球的體積會逐漸減小,浮力也隨之變小。另一個常見的應用就是用隙流方法分離同位素,天然的鈾元素中只含0.72%的235U和99.28%的238U,將235U和238U與反應生成235UF6238UF6並加熱成氣態,然後通過多孔板,儘管235UF6的隙流速率僅僅是238UF6的1.004倍,但經過多個多孔擋板之後,235UF6就會走在最前面,富集之後就是濃縮鈾,可用於反應爐(含3%的235U)和製造核潛艇的燃料(含20%的235U)[2]

參見

參考資料

  1. ^ Keith J. Laidler and John M. Meiser, Physical Chemistry (Benjamin/Cummings 1982), pp.18-19
  2. ^ 傅獻彩主編. 大学化学. 高等教育出版社. 1999: 29–30.