Ecco perché:
* Teoria molecolare cinetica: Questa teoria afferma che le molecole di gas sono in costante movimento casuale e la loro energia cinetica media è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta.
* Equazione dell'energia cinetica: L'energia cinetica (KE) di una molecola di gas è data da:ke =(1/2) mv², dove m è la massa e V è la velocità.
* Massa molare e velocità: Poiché l'energia cinetica di tutte le molecole di gas a una data temperatura è la stessa, molecole più pesanti (massa molare più alta) avranno una velocità inferiore per compensare la loro massa maggiore.
Rappresentazione matematica:
La velocità di radice-media-quadrato (VRMS) delle molecole di gas è data da:
VRMS =√ (3RT/M)
Dove:
* R è la costante di gas ideale
* T è la temperatura assoluta
* M è la massa molare
Questa equazione mostra chiaramente la relazione inversa tra velocità e massa molare.
Implicazioni:
* Diffusione: I gas più leggeri si diffondono più velocemente dei gas più pesanti perché le loro molecole si muovono più velocemente.
* Effusione: Il tasso di versamento (il passaggio delle molecole di gas attraverso un piccolo foro) è anche inversamente proporzionale alla radice quadrata della massa molare. Questo è noto come la legge di versamento di Graham.
Esempio:
Il gas idrogeno (H2, massa molare =2 g/mol) avrà una velocità maggiore rispetto al gas di ossigeno (O2, massa molare =32 g/mol) alla stessa temperatura. Questo è il motivo per cui l'idrogeno a gas fuoriesce da un contenitore più velocemente del gas di ossigeno.
