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认识格拉罕姆定律


化学家 / 2018-06-05

     当在一密闭的容器中,自由地放入一部分气体样品,则则气体会很快地扩散到整个容器(参见图10-10)。如果把一气体混合物放在一个容器中,容器的壁是多孔的而能使气体穿过的话,将会发生气体通过多孔壁而进行扩散的现象。较轻的气体将比较重的气体能更快地通过多孔壁而进行扩散。格拉罕姆( Thomas Grahan)在1832年研究了各种不同气体的扩散速度指出:气体的扩散速度与它的密度(或分子量)平方根成反比

    计算氢气的护散速度对氧气扩散速度的比值。

    利用密度:

    氢气的密度是0.08987克/升;氧气的密度是1.429克/升。

     氢气的扩散速度    根号1.429克/升     1.20     4

    ———————— = ———————— = ——— = —

     氧气的扩散速度    根号0.08987克/升   0.30     1

    或者利用分子量:

                   氢气的扩散速度    根号32   根号2根号16     根号16   4

                  ———————— = ——— = —————— = ———— ——

                   氧气的扩散速度    根号2       根号2         1       1

    这表明氢气扩散得比氧气快四倍。护散速度必定决定于分子的运动速度:质量较小和速度较高的分子比之质量较大和速度较低的分子应有更大的扩散速度(参见第10.11节)。请注意氧气的密度几乎恰好是氢气密度的16倍。

    气体物质护散速度不同在实际工作中应用于从重同位素分离轻同位素。美国田纳西州的橡树岭原子能装置中利用分级扩散法使UF6通过多孔障垒,从高压区扩散到低压区以气态的238/92UF6大规模分离235/92UF6。据说为了达到完全分离,一给定体积的UF6必须扩散约两百万次。

 


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