Dos cilindros adiabáticos están divididos internamente en dos partes iguales por una membrana semipermeable. La membrana solo deja pasar hidrógeno a través de ella. El primer cilindro tiene una mitad llena de hidrógeno (P=1atm) y la otra mitad está inicialmente al vacío. El segundo cilindro tiene la primera parte llena de hidrógeno (P=1atm) y la segunda parte de oxígeno (P=2atm) inicialmente.
Cuando ambos sistemas alcanzan el equilibrio, ¿cuál es la proporción de hidrógeno gaseoso (moles) presente en ambos lados de la partición en ambos casos?
Puedo ver que el primer cilindro tendrá hidrógeno en proporción 1:1, pero tengo un problema con la segunda parte. Creo que no debería haber ninguna difusión porque la presión del otro lado ya es mayor. Pero resulta que la respuesta dada para la segunda parte también es 1:1. ¿Alguien puede decirme por qué esto es así?
El flujo unidireccional de hidrógeno a través de la membrana es proporcional a la frecuencia de las colisiones de las moléculas de hidrógeno con la membrana. Esta frecuencia depende de la presión parcial del hidrógeno. Entonces debemos concluir que las presiones parciales de hidrógeno en ambas mitades son las mismas, lo que nos da la respuesta para la relación 1:1.
Para obtener una intuición, por qué solo la presión parcial es importante, considere lo siguiente. En la mitad izquierda tienes gas mezclado en : parte oxígeno y parte hidrógeno. Solo en la mitad derecha hidrógeno. Las moléculas bombardean la membrana desde la izquierda. veces con más frecuencia que desde la derecha. Pero al mismo tiempo, sólo de esas moléculas son en realidad hidrógeno, lo que nos da la frecuencia de las moléculas de hidrógeno que chocan con la membrana de la misma.
Jeffrey J. Weimer
Vasili Mitch