لقد ساهم هروب الغاز من ثقب صغير يسمى التطور التكنولوجي بشكل كبير في تقدم البشرية، وبدأ العلماء في صياغة القوانين وتطبيقها بشرح طريقة علمية، وهذه القوانين تمثل قانون جراهام الذي تحدث فيه عن الخروج. الغاز من ثقب صغير، والعلاقة بين التدفق وكتلة الغاز، وكيف يتناسب معدل التدفق. في هذه المقالة سوف أتحدث عن قانون جراهام، قانون جراهام، ما هو تعريف التدفق، والفرق بين الغاز والبخار.
يسمى تسرب الغاز من ثقب صغير
إن مسألة خروج الغاز من ثقب صغير هي من الأسئلة التي تطرحها الكيمياء في الدورات الأكاديمية، والإجابة على هذا السؤال هي
- تدفق.
من المعروف أن الجزيئات الغازية لا تتحرك بطاقة حركية عالية، ولكن صغر حجمها يمكن أن يتحرك أيضًا من خلال ثقوب صغيرة، وتعرف هذه العملية باسم الانصباب، ولكي تحدث، يجب أن يكون قطر الثقب أقل من المتوسط. المسار الحر للجسيمات، وفتحة الثقب يجب أن تكون أقل من متوسط المسار الحر، وإلا فإن الغاز يمكن أن يتحرك ذهابًا وإيابًا عبر الفتحة.
ما هو تعريف التدفق
يتم تعريف التدفق على أنه إطلاق الجزيئات الغازية من خلال ثقب صغير وعادة ما يكون مجهريًا، مثل ثقب في بالون، في فراغ فراغ، وتظهر الدراسات أن التجارب الكمية ربطت معدل التدفق بالخصائص الجزيئية، منذ تدفق مادة غازية يتناسب عكسياً مع الجذر التربيعي لكتلتها المولية، يشار إلى هذه النسبة باسم قانون جراهام تكريماً للكيميائي الاسكتلندي توماس جراهام 1805-1869.
يشير قانون جراهام إلى أن هذه علاقة تجريبية، والتي تنص على أن نسبة الانتشار أو معدلات التدفق الخارج لغازين هي الجذر التربيعي للنسبة العكسية لكتلتهم المولية، وتستند هذه العلاقة على افتراض أن جميع الغازات في نفس درجة الحرارة لها نفس متوسط الطاقة الحركية، ونتيجة النظرية الحركية للغازات هي أن درجة الحرارة بالدرجات بالكلفن تتناسب طرديًا مع متوسط الطاقة الحركية للجسيمات.
ما هو تعريف الغازات
تُعرَّف الغازات بأنها إحدى الحالات الأساسية التي يمكن أن تتشكل في مادة كيميائية، والغاز مادة شبيهة بالهواء تتمدد لملء الفراغ الموجود بها. يمر كل من السائل والغاز بمرحلة تكون فيها الجزيئات عادة متباعدة للغاية، وتتحرك بسرعة كبيرة، ولا تنجذب بشكل خاص إلى بعضها البعض، لأن الجزيئات في الغاز متباعدة.
الفرق بين الغاز والبخار
الفرق الرئيسي بين البخار والغاز هو أن حالة بخار المادة لا تتبخر تمامًا من الحالة السائلة، بينما الغاز هو حالة يحدث فيها التبخر الكامل للسائل، وتسمى الحالة الغازية، ولا يتبخر البخار وفقًا لقانون بويل تشارلز وقانون خصائص الغازات، هذا ليس غازًا مثاليًا، بينما الغاز يخضع لجميع قوانين الغاز، فهو غاز مثالي. عندما يبرد البخار، يبدأ في التكثف، بينما يطيع الغاز جميع قوانين الغاز. يبقى الغاز في حالة غازية عند ضغط ودرجة حرارة معتدلين، ويكون الحجم النوعي للبخار أقل من حجم الغازات، في حين أن حجمًا معينًا من الغازات أكبر من حجم البخار.