La ley de efusión de Graham, formulada por el químico escocés Thomas Graham en 1848, describe una relación simple pero poderosa: las moléculas de gas más ligeras se mueven más rápido que las más pesadas a la misma temperatura, y se efunden o difunden proporcionalmente más rápido. Esta calculadora aplica esa relación para comparar dos gases, resolver para una tasa desconocida, o deducir una masa molar desconocida.
Cómo funciona la ley de Graham
A una temperatura dada, todas las moléculas de gas comparten la misma energía cinética promedio: KE = ½mv². Como la energía cinética es fija, una molécula más ligera (m menor) debe moverse con una velocidad promedio más alta (v) para equilibrar la ecuación. Reordenar la relación de energía cinética para dos gases a la misma temperatura da la ley de Graham: tasa1/tasa2 = √(M2/M1). La razón de tasas depende de la raíz cuadrada de la razón inversa de masas, no de la razón de masas misma —un gas que es 4× más ligero se efunde solo 2× más rápido, no 4× más rápido.
Entradas y su significado
La pestaña Razón de Tasas toma las masas molares de dos gases en gramos por mol (g/mol) y devuelve cuántas veces más rápido o más lento se mueve el Gas 1 en relación con el Gas 2. La pestaña Resolver Tasa agrega una tasa conocida para el Gas 2, permitiéndote calcular la tasa real del Gas 1 en lugar de solo la razón. La pestaña Masa Molar funciona a la inversa: dada una masa molar conocida y una razón de tasas medida, resuelve para la masa molar del gas desconocido —una técnica común para identificar un gas desconocido en un entorno de laboratorio.
Límites y casos extremos
La ley de Graham se aplica estrictamente a la efusión a través de un pequeño orificio hacia un vacío y, como aproximación, a la difusión bajo condiciones similares —asume comportamiento de gas ideal y que ambos gases están a la misma temperatura y presión. Se rompe a presiones muy altas o temperaturas bajas donde los efectos de gas real (fuerzas intermoleculares, volumen molecular) se vuelven significativos. La ley compara solo las tasas relativas de dos gases; no da por sí misma una tasa de efusión absoluta en unidades físicas como moles por segundo —para eso, debe medirse o darse una tasa para un gas.