การแพร่ของแก๊ส

การแพร่ ของแก๊ส

หมายถึงกระบวนการที่ก๊าซเคลื่อนที่จากบริเวณหนึ่งผ่านรูที่เล็กมาก ๆ ออกสู่บริเวณอื่นโดยโมเลกุลไม่ชนกันเอง เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป เข้าไปในบริเวณหนึ่ง ๆ ที่มีความเข้มข้นต่างกันโดยที่โมเลกุลก๊าซแต่ละชนิดสามารถสอดแทรกผสมกลืนกัน หรืออาจชนกันระหว่างโมเลกุลของก๊าซที่เคลื่อนที่ผ่านนั้นได้

• อัตราการแพร่ของก๊าซ คือ อัตราส่วนระหว่างระยะทางของก๊าซที่เคลื่อนที่จากจุดเริ่มต้น ไปยังจุดจุดหนึ่งในแนวเส้นตรงต่อเวลา

• กฏการแพร่ผ่านของแกร์ม : ที่อุณหภูมิและความดันค่าหนึ่ง อัตราการแพร่ของก๊าซจะแปรผกผันกับรากที่สองของมวลโมเลกุลของแก๊ส

เนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลของแก๊สผันตรงกับความหนาแน่นจะได้

• r1 และ r2 คือ อัตราการแพร่ผ่านของแก๊สชนิดหนึ่งที่ 1 และ 2

• M1 และ M2 คือ มวลต่อโมลของแก๊สชนิดที่ 1 และ 2

• d1 และ d2 คือ มวลต่อโมลของแก๊สชนิดที่ 1 และ 2

อัตราการแพร่ (r) ก็คือดูแก๊สเดินทางจาก จุด A ไป B ด้วยอัตราเร็วเท่าไหร่ในหนึ่งหน่วยเวลา เช่นเดียวกับการถามว่า รถเมล์สายนี้วิ่งเร็วเท่าไหร่ แต่ในกรณีของแก๊สระหว่างทางจะเกิดการชนกับโมเลกุลอื่นๆไปด้วย พร้อมกับเคลื่อนที่ไปพร้อมกับการชนกับโมเลกุลอื่นพร้อมๆ กันลักษณะนี้จึงเรียกว่าการแพร่ (diffusion)

เมื่อปี ค.ศ. 1832 นักเคมีชาวสก๊อต ชื่อว่า ทอมัส แกรห์ม ได้ทำการศึกษาแก๊ส และพบว่า ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันเดียวกัน อัตราการแพร่ของแก๊สจะเป็นสัดส่วนผกผันกับรากที่สองของมวลแก๊สนั้นต่อโมล

นั่นหมายความว่า แก๊สที่มีน้ำหนักมากกว่าจะเคลื่อนไหวได้ช้ากว่าแก๊สที่เบากว่า เหมือนแก๊สสีแดงจากรูปด้านบนมีขนาดใหญ่มีน้ำหนักมากจะเคลื่อนที่ผ่านรูได้ช้ากว่าแก๊สสีน้ำเงินซึ่งมีน้ำหนักน้อยกว่า

เพิ่มเติม คลิก

ตัวอย่างการคำนวณ