A lei da efusão de Graham, formulada pelo químico escocês Thomas Graham em 1848, descreve uma relação simples, mas poderosa: as moléculas de gás mais leves movem-se mais rapidamente do que as mais pesadas à mesma temperatura, e efundem-se ou difundem-se proporcionalmente mais rapidamente. Esta calculadora aplica essa relação para comparar dois gases, resolver uma taxa desconhecida ou retornar uma massa molar desconhecida.

Como funciona a lei de Graham

A uma determinada temperatura, todas as moléculas de gás partilham a mesma energia cinética média: KE = ½mv². Como a energia cinética é fixa, uma molécula mais leve (menor m) deve se mover com uma velocidade média (v) maior para equilibrar a equação. Reorganizar a relação energia cinética para dois gases à mesma temperatura dá a lei de Graham: taxa1/taxa2 = √(M2/M1). A razão da taxa depende da raiz quadrada da razão inversa da massa, não da razão da massa em si - um gás que é 4x mais leve emana apenas 2x mais rápido, e não 4x mais rápido.

Entradas e o que elas significam

A guia Rate Ratio pega as massas molares de dois gases em gramas por mol (g/mol) e retorna quantas vezes mais rápido ou mais lento o Gás 1 se move em relação ao Gás 2. A guia Solve Rate adiciona uma taxa conhecida para o Gás 2, permitindo calcular a taxa real do Gás 1 em vez de apenas a proporção. A guia Massa molar funciona ao contrário: dada uma massa molar conhecida e uma razão de taxa medida, ela resolve a massa molar do gás desconhecido — uma técnica comum para identificar um gás desconhecido em um ambiente de laboratório.

Limites e casos extremos

A lei de Graham aplica-se estritamente à efusão através de um pequeno orifício no vácuo e, como aproximação, à difusão sob condições semelhantes - ela assume o comportamento de um gás ideal e que ambos os gases estão à mesma temperatura e pressão. Ele se decompõe em pressões muito altas ou baixas temperaturas, onde os efeitos do gás real (forças intermoleculares, volume molecular) tornam-se significativos. A lei compara apenas as taxas relativas de dois gases; por si só, não fornece uma taxa de efusão absoluta em unidades físicas como moles por segundo - para isso, uma taxa para um gás deve ser medida ou fornecida.