Effusion und Diffusion von Gasen mit Beispielen

Effusion und Diffusion von Gasen mit Beispielen

Diffusion:

Das Mischen von Molekülen eines Gases mit Molekülen eines anderen Gases wird Diffusion genannt. Der Geruch eines Parfums oder einer Mahlzeit in einem Raum sind einige gebräuchliche Beispiele für die Diffusion von Gasen. Gase haben unterschiedliche Diffusionsraten bei unterschiedlichen Temperaturen. Die folgende Formel zeigt das Verhältnis der Diffusionsraten von zwei Gasen bei derselben Temperatur.

Die Diffusionsrate (r) ist direkt proportional zur mittleren Molekülgeschwindigkeit.

Wo; r₁ und r₂ sind Diffusionsraten von Gas 1 und Gas 2, V₁ und V₂ sind durchschnittliche Molekulargeschwindigkeiten von Gasen und M₁ und M₂ sind Molekularmassen von Gasen.

Die oben angegebene Gleichung wird auch “Grahams Diffusionsgesetz” genannt.

Nun geben wir das Diffusionsverhältnis von zwei verschiedenen Gasen bei unterschiedlichen Temperaturen an. Sei T₁ and T₂ die absolute Temperatur von Gasen.

Um zusammenzufassen;

Geschwindigkeit der Gasdiffusion;

• ist umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Molmasse
• ist direkt proportional zur Quadratwurzel der absoluten Temperatur

Somit;

Wenn Gase die gleiche Temperatur haben, hat eines von ihnen mit kleinerer Molmasse eine größere Diffusionsrate. Wenn Gase die gleiche Molmasse haben, hat eines von ihnen mit höherer Temperatur eine größere Diffusionsrate.

Effusion

Wie Sie auf dem obigen Bild sehen können, wird die Bewegung der Gase von einem Behälter zum anderen durch ein kleines Loch als Erguss bezeichnet (wie auf dem Bild gezeigt, ist der zweite Behälter im Allgemeinen leer oder Vakuum). Die Diffusion findet unter konstantem Druck statt, im Gegensatz dazu findet das Effundieren unter Druckdifferenz zwischen Behältern statt. Die Effusionsraten von Gasen ändern sich gemäß dem Grahamschen Diffusionsgesetz. Jetzt lösen wir einige Beispiele im Zusammenhang mit der Diffusion und dem Ausströmen von Gasen.

Beispiel: Wenn die Gase X und SO₂ gleichzeitig von den Punkten A und B ausgestoßen werden, treffen sie sich an einem Punkt, der 20 cm von B entfernt ist. Welche der folgenden Aussagen ist richtig? (SO₂ = 64)

I. Die Molmasse von X ist 4

II. Wenn wir die absolute Temperatur von SO₂ erhöhen und die Temperatur von X konstant halten, nähert sich der Treffpunkt der Gase A an.

III. Wenn wir die absoluten Temperaturen von Gasen um die gleiche Menge senken, ändert sich der Treffpunkt nicht.

Lösung:

I. Da der Treffpunkt der Gase 20 cm von B entfernt ist, bewegen sich die Moleküle von X viermal schneller als die Moleküle von SO₂.

I. ist wahr

II. SO₂ bewegt sich langsamer als X, wenn wir die Temperatur von SO₂ erhöhen, erhöht sich seine Geschwindigkeit und der Treffpunkt rückt näher an Punkt A. II ist ebenfalls wahr.

III. Sinkende Temperaturen von Gasen in gleicher Menge haben keinen Einfluss auf den Treffpunkt. III ist wahr

Beispiel: Welche der folgenden Aussagen gilt für die durchschnittliche Molekülgeschwindigkeit von H₂- und N₂-Molekülen? (H = 1, N = 14)

I. N₂-Moleküle sind bei 40 ° C langsamer als H₂-Moleküle bei 40 ° C.

II. H₂-Moleküle sind bei 80 ° C langsamer als N₂-Moleküle bei 40 ° C.

III. N₂-Moleküle sind bei 80 ° C schneller als H₂-Moleküle bei 40 ° C.

Lösung:

Molmasse von H₂ = 2 g / mol, Molmasse von N₂ = 28 g / mol.

I. Da die Molmasse von N₂ größer als H₂ ist, bewegen sich die Moleküle von N₂ langsamer als H₂. Ich bin wahr

II. Die durchschnittliche Molekülgeschwindigkeit ist direkt proportional zur Quadratwurzel der absoluten Temperatur. Somit sind Moleküle von H₂ schneller als Moleküle von N₂. II ist wahr

III. N₂-Moleküle sind bei 80 ° C schneller als H₂-Moleküle bei 40 ° C. III ist wahr.

Beispiel: Bei konstanter Temperatur treffen sich beim Öffnen der Hähne die Gase am Punkt A. Ermitteln Sie die Molekularmasse von X (Gas).

Lösung:

Da sie sich am Punkt A treffen, sind He-Moleküle schneller als X-Moleküle. Während er 4 Einheiten Abstand nimmt, nimmt X 1 Einheit Abstand.

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