¿Qué es la calculadora de velocidad de efusión?
La efusión es el proceso por el cual las moléculas de un gas escapan a través de un orificio diminuto hacia el vacío. La Ley de Graham establece que los gases más ligeros efunden más rápido que los más pesados: la velocidad de efusión es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa molar del gas. Esta calculadora aplica la Ley de Graham para hallar la velocidad de efusión de un gas (gas 1) cuando conoces la velocidad de un gas de referencia (gas 2) y las masas molares de ambos.
Cómo usarla
Introduce la velocidad de efusión conocida del gas 2 (velocidad₂), la masa molar del gas 1 (M₁) y la masa molar del gas 2 (M₂), ambas en g/mol. La calculadora devuelve la velocidad₁ en las mismas unidades que velocidad₂, junto con el cociente adimensional de velocidades velocidad₁/velocidad₂.
La fórmula explicada
La Ley de Graham se expresa como $$\frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$$ Fíjate en que las masas molares aparecen intercambiadas respecto a las velocidades: el gas más ligero (M más pequeña) tiene la velocidad mayor. Despejando la incógnita: $$r_1 = r_2 \times \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$$ Si \(M_1 < M_2\), la raíz cuadrada es mayor que 1 y el gas 1 efunde más rápido que el gas 2.
Ejemplo resuelto
Comparemos el helio (\(M_1 = 4{,}0026\) g/mol) con el oxígeno (\(M_2 = 31{,}998\) g/mol), donde el oxígeno efunde a velocidad₂ = 1. Entonces $$r_1 = 1 \times \sqrt{\frac{31{,}998}{4{,}0026}} = \sqrt{7{,}994} \approx 2{,}827$$ El helio efunde unas 2,83 veces más rápido que el oxígeno, lo que concuerda con su masa molar mucho menor.
Preguntas frecuentes
¿Es lo mismo la efusión que la difusión? Están relacionadas; la Ley de Graham se aplica a ambas como aproximación, pero en sentido estricto describe la efusión a través de un orificio pequeño.
¿En qué unidades debe expresarse velocidad₂? En cualquier unidad de velocidad coherente (mol/s, volumen/tiempo o incluso un valor relativo de 1). La velocidad₁ se devuelve en esas mismas unidades.
¿Por qué se invierten las masas molares? Las moléculas más ligeras se mueven más rápido a la misma temperatura (igual energía cinética media), de modo que una M₁ menor da lugar a una velocidad mayor.
