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气体扩散定律
✍ dations ◷ 2025-10-14 15:31:54 #气体扩散定律
格锐目定律(英语:Graham's Law)说明定温定压时,气体的隙流速率与其气体微粒质量的平方根成反比。此定律由苏格兰化学家托马斯·格锐目于1831年在实验的基础上提出,其形式为:
R
a
t
e
1
R
a
t
e
2
=
M
2
M
1
{displaystyle {frac {Rate_{1}}{Rate_{2}}}={sqrt {frac {M_{2}}{M_{1}}}}}
这里的
R
a
t
e
1
{displaystyle Rate_{1}}
和
R
a
t
e
2
{displaystyle Rate_{2}}
分别是第一种和第二种气体的隙流速率,单位为单位时间多少体积或多少摩尔数,
M
1
{displaystyle M_{1}}
和
M
2
{displaystyle M_{2}}
分别是两种气体的分子量。在气体中各处的密度差别不大的情况下,格锐目定律可以用来估算气体的扩散速率比。格锐目定律可以用于解释一些生活中的常见现象,比如充满氦气的气球,由于氦的分子量(约为4)小于空气的平均分子量(约为29),氦气通过气球表面的小孔逸出的速度大约是空气进入气球速度的2.7倍,故氦气球的体积会逐渐减小,浮力也随之变小。另一个常见的应用就是用隙流方法分离同位素,天然的铀元素中只含0.72%的235U和99.28%的238U,将235U和238U与氟反应生成235UF6和238UF6并加热成气态,然后通过多孔板,尽管235UF6的隙流速率仅仅是238UF6的1.004倍,但经过多个多孔挡板之后,235UF6就会走在最前面,富集之后就是浓缩铀,可用于反应堆(含3%的235U)和制造核潜艇的燃料(含20%的235U)。
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