Закон Грема

Томас Грем (Thomas Graham, 1805-69)

Шотландський хімік. Народився в Глазго в сім'ї процвітаючого фабриканта. Всупереч волі батька, бажав бачити сина священиком, він вирішив вивчати хімію. Після закінчення навчання в університеті Глазго працював в різних наукових установах (навіть був, як і колись Ісаак Ньютон, директором Монетного двору). Томас Грем відомий в науковому світі як засновник колоїдної хімії (колоїди - щось на зразок розчинів, в яких частинки набагато більше молекул).

Чим менше щільність ідеального газу, тим більше швидкість його закінчення через мікроскопічні отвори в стінках посудини

Еффузія - Це процес повільного витікання газів через маленькі (часто мікроскопічні) отвори. Ви зустрічалися з явищем еффузіі, коли на ранок після святкування дня народження виявляли раптом, що наповнені напередодні гелієм повітряні кульки здулися. Поки ви спали, через мікроскопічні пори гелій витік з кульок.

1829 році Томас Грем провів серію експериментів з еффузіі і виявив, що при постійних температурі і тиску швидкість витікання газу r назад пропорційна квадратному кореню з густини газу d. Мовою рівнянь це виглядає наступним чином:

де k - константа. Інакше кажучи, чим вище щільність газу при постійних температурі і тиску, тим нижче швидкість еффузіі. Мабуть, саме дивне в законі Грема - це те, що постійна k (у правій частині наведеного вище рівняння) при рівних умовах приблизно однакова для всіх газів.

Як ми знаємо із законів ідеального газу, при постійних температурі і тиску щільність газу пропорційна його відносній молекулярній масі M. Виходячи з цього, можна переписати рівняння закону Грема наступним чином:

Тепер закон про відносну швидкості закінчення різних газів з однакових судин ми можемо сформулювати так: чим менше відносна молекулярна маса газу, тим вище швидкість еффузіі. Ось чому гумовий повітряна кулька, наповнена гелієм (з відносною молекулярною масою 4), здметься за одну ніч, але якщо той же кулька наповнити повітрям, тобто сумішшю головним чином азоту (відносна молекулярна маса 28) і кисню (відносна молекулярна маса 32), він залишиться надутим протягом кількох днів. (Повітряні кульки з металізованої плівки, у якої пори значно менше, ніж у гуми, можуть утримувати гелій протягом декількох тижнів.)

Це може здатися несподіваною, але закон Грема знайшов застосування і при конструюванні космічних кораблів, призначених для тривалого знаходження людини в космосі. Корабель, звичайно, відрізняється від повітряного кульки, але з плином часу повітря буде просочуватися через матеріал, з якого зроблений корпус, так само, як він просочується через оболонку кульки. Може бути, це і не головна турбота тих, хто думає про майбутнє людства в космосі, але врешті-решт з цим доведеться рахуватися, наприклад придумав спосіб отримання газів прямо на борту корабля, щоб компенсувати втрати в безповітряний простір.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elementy.ru/