ما هي حاسبة معدل الانبعاث الغازي؟
الانبعاث الغازي هو العملية التي تتسرب من خلالها جزيئات الغاز عبر فتحة دقيقة إلى الفراغ. وينص قانون غراهام على أن الغازات الأخف وزنًا تنبعث أسرع من الغازات الأثقل؛ إذ يتناسب معدل الانبعاث عكسيًا مع الجذر التربيعي للكتلة المولية للغاز. تطبّق هذه الحاسبة قانون غراهام لإيجاد معدل انبعاث غاز معيّن (الغاز 1) إذا كنت تعرف معدل انبعاث غاز مرجعي (الغاز 2) والكتل المولية لكليهما.
طريقة الاستخدام
أدخِل معدل الانبعاث المعروف للغاز 2 (rate₂)، والكتلة المولية للغاز 1 (M₁)، والكتلة المولية للغاز 2 (M₂)، على أن تكون الكتلتان بوحدة g/mol. تُرجِع الحاسبة قيمة rate₁ بالوحدة نفسها التي أدخلتها لـ rate₂، إضافةً إلى النسبة بين المعدلين rate₁/rate₂ وهي قيمة بلا وحدة.
شرح المعادلة
يُكتب قانون غراهام على الصورة $$\frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$$ لاحظ أن مواقع الكتل المولية معكوسة مقارنةً بمواقع المعدلات؛ فالغاز الأخف (ذو الكتلة المولية الأصغر) هو صاحب المعدل الأعلى. وبإعادة ترتيب المعادلة لإيجاد المجهول نحصل على: $$r_1 = r_2 \times \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$$ فإذا كانت \(M_1 < M_2\) يصبح الجذر التربيعي أكبر من 1، وينبعث الغاز 1 أسرع من الغاز 2.
مثال محلول
لنقارن بين الهيليوم (\(M_1 = 4.0026 \text{ g/mol}\)) والأكسجين (\(M_2 = 31.998 \text{ g/mol}\))، حيث ينبعث الأكسجين بمعدل \(\text{rate}_2 = 1\). عندها يكون $$r_1 = 1 \times \sqrt{\frac{31.998}{4.0026}} = \sqrt{7.994} \approx 2.827$$ أي إن الهيليوم ينبعث أسرع من الأكسجين بنحو 2.83 مرة، وهذا منسجم تمامًا مع كتلته المولية الأصغر بكثير.
الأسئلة الشائعة
هل الانبعاث هو نفسه الانتشار؟ هما عمليتان مترابطتان، وينطبق قانون غراهام عليهما معًا كتقريب، لكنه يصف بدقة الانبعاث عبر فتحة صغيرة تحديدًا.
بأي وحدة يجب أن تكون قيمة rate₂؟ يمكن استخدام أي وحدة معدل متّسقة (mol/s، أو حجم/زمن، أو حتى قيمة نسبية تساوي 1). وتُرجَع قيمة rate₁ بالوحدة نفسها.
لماذا تُعكس مواقع الكتل المولية؟ لأن الجزيئات الأخف تتحرك أسرع عند درجة الحرارة نفسها (لتساوي متوسط الطاقة الحركية)، ومن ثم فإن قيمة M₁ الأصغر تنتج معدلًا أكبر.
