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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.

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Entrada

Primeiro gás da comparação.

Usada só se o gás 1 for Outro.

Segundo gás da comparação.

Usada só se o gás 2 for Outro.

Temperatura absoluta, em kelvin.

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

Calculadas a partir das massas atômicas padrão da CIAAW (2024).
GásMassa molar (g/mol)
H22,016
He4,0026
N228,014
O231,998
CO244,009

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.