Calculateur de la loi de Graham
Rédigé par Thierno Sadou Diallo, formule vérifiée selon notre méthodologie • Mis à jour le 16/08/2026
La loi de Graham donne le rapport des vitesses d'effusion de deux gaz avec v₁/v₂ = √(M₂/M₁), où M₁ et M₂ sont leurs masses molaires. Le dihydrogène (2 g/mol) s'effuse 4 fois plus vite que le dioxygène (32 g/mol).
Explication
L'effusion est le phénomène par lequel un gaz s'échappe à travers un petit orifice vers une zone de pression plus faible (ou le vide). La loi de Graham, formulée par le chimiste écossais Thomas Graham au 19ᵉ siècle, établit que la vitesse d'effusion d'un gaz est inversement proportionnelle à la racine carrée de sa masse molaire : plus les molécules d'un gaz sont légères, plus elles se déplacent vite en moyenne (à température égale), et plus elles s'échappent rapidement à travers un orifice. Cette relation découle directement de la théorie cinétique des gaz, selon laquelle l'énergie cinétique moyenne des molécules d'un gaz ne dépend que de la température, pas de leur masse : à énergie cinétique égale, une molécule plus légère doit nécessairement se déplacer plus vite qu'une molécule plus lourde. L'exemple le plus classique, le dihydrogène (H₂, 2 g/mol) comparé au dioxygène (O₂, 32 g/mol), donne un rapport de vitesse exactement égal à 4 (racine carrée de 32/2 = 16), puisque le dihydrogène est 16 fois plus léger. Cette loi a des applications concrètes en enrichissement isotopique (séparer des isotopes d'un même élément par leur très légère différence de masse molaire) et en détection de fuites de gaz. Pour la relation générale entre pression, volume, température et quantité de matière d'un gaz plutôt que sa vitesse d'effusion, voir notre calculateur de loi des gaz parfaits.
Exemple : dihydrogène (H₂) contre dioxygène (O₂)
Données d'entrée
Masse molaire du gaz 1 (H₂) : 2 g/mol. Masse molaire du gaz 2 (O₂) : 32 g/mol.
Calcul
Ratio = √(32 ÷ 2) = √16 = 4.
Résultat
Le dihydrogène s'effuse 4 fois plus vite que le dioxygène.
Questions fréquentes
Pourquoi un gaz plus léger s'effuse-t-il plus vite qu'un gaz plus lourd ?
Parce qu'à une même température, toutes les molécules de gaz possèdent en moyenne la même énergie cinétique, quelle que soit leur masse. Comme l'énergie cinétique dépend à la fois de la masse et du carré de la vitesse, une molécule plus légère doit se déplacer plus vite pour atteindre cette même énergie moyenne — c'est cette vitesse moléculaire plus élevée qui se traduit par une effusion plus rapide à travers un orifice.
La loi de Graham s'applique-t-elle aussi à la diffusion des gaz, pas seulement à l'effusion ?
La loi de Graham a été formulée à l'origine pour l'effusion (le passage à travers un petit orifice), mais une relation similaire (approximative) est parfois appliquée à la diffusion (le mélange progressif de deux gaz par agitation moléculaire), bien que la diffusion soit un phénomène plus complexe, influencé aussi par les collisions entre molécules de gaz différents, que l'effusion pure ne prend pas en compte.
Cette loi fonctionne-t-elle pour n'importe quelle paire de gaz ?
Oui, tant que les deux gaz se comportent de façon proche d'un gaz parfait (ce qui est une bonne approximation pour la plupart des gaz courants dans des conditions usuelles de température et de pression) et que l'effusion se produit dans les mêmes conditions pour les deux gaz (même température, même différence de pression de part et d'autre de l'orifice).