Томас Грем (Thomas Graham, 1805-69)
Шотландський хімік. Народився в Глазго в сім'ї процвітаючого фабриканта. Всупереч волі батька, який бажав бачити сина священиком, він вирішив вивчати хімію. Після закінчення навчання в університеті Глазго працював у різних наукових установах (навіть був, як і колись Ісаак Ньютон, директором Монетного двору). Томас Грем відомий у науковому світі як засновник колоїдної хімії (колоїди - щось на зразок розчинів, в яких частинки набагато більше молекул).
Чим менше щільність ідеального газу, тим більше швидкість його закінчення через мікроскопічні отвори в стінках судини
Ефузія - це процес повільного витікання газів через маленькі (часто мікроскопічні) отвори. Ви зустрічалися з явищем ефузії, коли на ранок після святкування дня народження виявляли раптом, що наповнені напередодні гелієм повітряні кульки здулися. Поки ви спали, через мікроскопічні пори гелій витік з кульок.
1829 Томас Грем провів серію експериментів по ефузії і виявив, що при постійних температурі і тиску швидкість витікання газу r обернено пропорційна квадратному кореню з щільності газу d. Мовою рівнянь це виглядає наступним чином:
де k - константа. Іншими словами, чим вище щільність газу при постійній температурі і тиску, тим нижче швидкість ефузії. Мабуть, найдивовижніше в законі Грема - це те, що постійна k (у правій частині наведеного вище рівняння) за рівних умов приблизно однакова для всіх газів.
Як ми знаємо із законів ідеального газу, при постійній температурі і тиску щільність газу пропорційна його відносній молекулярній масі M. Виходячи з цього, можна переписати рівняння закону Грема наступним чином:
Тепер закон про відносну швидкості витікання різних газів з однакових судин ми можемо сформулювати так: чим менше відносна молекулярна маса газу, тим вище швидкість ефузії. Ось чому гумовий повітряна кулька, наповнена гелієм (з відносною молекулярною масою 4), здується за одну ніч, але якщо той же кулька наповнити повітрям, тобто сумішшю головним чином азоту (відносна молекулярна маса 28) і кисню (відносна молекулярна маса 32), він залишиться надутим протягом декількох днів. (Повітряні кульки з металізованої плівки, у якої пори значно менше, ніж у гуми, можуть утримувати гелій протягом декількох тижнів.)
Це може здатися несподіваним, але закон Грема знайшов застосування і при конструюванні космічних кораблів, призначених для тривалого перебування людини в космосі. Корабель, звісно, відрізняється від повітряної кульки, але з плином часу повітря буде просочуватися через матеріал, з якого зроблений корпус, так само, як він просочується через оболонку кульки. Може бути, це і не головна турбота тих, хто думає про майбутнє людства в космосі, але врешті-решт з цим доведеться рахуватися, наприклад придумавши спосіб одержання газів прямо на борту корабля, щоб компенсувати втрати в безповітряний простір.