Dotazy a odpovědi

Jaktože se různě těžké plyny v atmosféře neoddělí?

0625

Dotaz:

Při TIG svařování používám jako ochranný plyn argon s 2 % vodíku. Jak je možné, že těžký a nejlehčí plyn zůstanou ve směsi a neoddělí se?
Zdroj obrázku: Canva

Minutová odpověď:

1)

Plyny se neoddělí, protože mezi nimi probíhá difúze (vyrovnávání koncentrace látky v prostředí), která naopak vede k jejich promíchávání.

2)

Lehčí vodík se sice bude pohybovat rychleji než těžší argon, ale to na situaci nic nemění.
Zdroj obrázku: Canva

Celá odpověď:

TIG (z angličtiny Tungsten Inert Gas) svařování je metoda, kdy pracujeme s wolframovou elektrodou v ochranné atmosféře, která chrání místo sváru před přístupem vzduchu [1]. Váš dotaz se dá přeformulovat i mnohem obecněji: Jak to, že se různě těžké plyny v atmosféře neoddělí? Nebo třeba takto: Jak to, že všechen kyslík v místnosti není jen v pravém horním rohu? Za vším stojí proces zvaný difúze [2].

Difúze je proces, při kterém se částice plynu nebo kapaliny neustále a chaoticky pohybují v důsledku toho, že teplota plynu nebo kapaliny je vyšší než absolutní nula, tj. 0 K, a rozptylují se v prostoru, čímž vyrovnávají svoji koncentraci. Dobrým příkladem difúze z každodenní praxe je například louhování čaje. Voda se nejprve začne zabarvovat v okolí čajového sáčku, pak se čajový výluh šíří do dalších částí vody, až postupně obarví všechnu vodu. Úplně stejné je to s molekulami ve vzduchu. Když například někdo použije parfém v jednom rohu místnosti, za chvíli cítíme vůni parfému i v druhém koutu. To proto, že molekuly parfému prodifundovaly (docestovaly) až k nám.

Při sváření se molekuly lehkého vodíku budou v průměru pohybovat rychleji než atomy těžkého argonu, zhruba 4,5krát rychleji, což dovoluje spočítat kinetická teorie plynů [3]. To ale nic nemění na tom, že nahodilé srážky způsobí, že k jejich separaci nedojde a molekuly obou plynů zůstanou smíšené.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Vítek

Zdroje:

[1] https://www.svarecky-elektrody.cz/svarovani-tig-zakladni-seznameni/t-39/t-120 

[2] https://cs.wikipedia.org/wiki/Difuze 

[3] https://khanovaskola.cz/blok/27/181-kineticka-teorie-plynu

Odpovídal

(VŠCHT Praha + JILA – University of Colorado Boulder & National Institute of Standards and Technology (NIST))

Odborná recenze:

(Ústav analytické chemie, VŠCHT Praha)

Editace textu: