Lei de Graham: efusão de gases e velocidade das moléculas
Compare a velocidade e o tempo de efusão de dois gases pela lei de Graham e calcule a velocidade rms das moléculas e a energia cinética média por mol.
- Roda no seu navegador
Resultado
O resultado aparece aqui.
Efusão e teoria cinética em quatro relações
v1 ÷ v2 = √(M2 ÷ M1)
t1 ÷ t2 = √(M1 ÷ M2)
v_rms = √(3 × R × T ÷ M), com M em kg/mol
energia cinética média = 3/2 × R × T, por mol
Os gases 1 e 2 efundem pelo mesmo orifício, à mesma temperatura e pressão. O gás mais leve escapa mais depressa e leva menos tempo. R = 8,314462618 J/(mol·K) e T entra em kelvin.
Massas molares dos gases da lista
| Gás | Massa molar (g/mol) |
|---|---|
| H2 | 2,016 |
| He | 4,0026 |
| N2 | 28,014 |
| O2 | 31,998 |
| CO2 | 44,009 |
Para outro gás, escolha Outro e digite a massa molar.
Um par de exemplos
Com oxigênio como gás 1 e hidrogênio como gás 2 a 300 K, v1 ÷ v2 é 0,251 e t1 ÷ t2 é 3,984: o oxigênio leva 3,984 vezes o tempo do hidrogênio para efundir. A velocidade rms do oxigênio é 483,6 m/s e a do hidrogênio, 1.926,6 m/s.
Dois gases de 16 e 64 g/mol, a 350 K, têm razão de velocidades 2. A energia cinética média é 4.365,1 J/mol, igual para qualquer gás à mesma temperatura.
Limites
- A lei de Graham supõe gás ideal e a mesma temperatura e pressão nos dois lados. É uma identidade derivada da velocidade molecular, não uma medida direta.
- A velocidade rms é a raiz da média dos quadrados, maior que a velocidade média simples.
- Gases reais em alta pressão se afastam do resultado.
Perguntas frequentes
O que diz a lei de Graham?
A razão das velocidades de efusão de dois gases é a raiz inversa da razão das massas molares: v1 ÷ v2 = √(M2 ÷ M1). O hidrogênio efunde 3,984 vezes mais rápido que o oxigênio.
Como calcular a velocidade rms das moléculas de um gás?
Use √(3 × R × T ÷ M), com M em kg/mol e T em kelvin. O oxigênio a 300 K tem velocidade rms de 483,6 m/s; o hidrogênio, de 1.926,6 m/s.
Qual a velocidade média das moléculas de um gás?
A página calcula a velocidade rms, a raiz da média dos quadrados, que é um pouco maior que a velocidade média simples. Depende só da temperatura e da massa molar do gás.
Como comparar o tempo de efusão de dois gases?
O tempo vai com a raiz da massa molar: t1 ÷ t2 = √(M1 ÷ M2). Para oxigênio e hidrogênio, o oxigênio leva 3,984 vezes o tempo do hidrogênio para escoar o mesmo volume.