La ley de Graham fórmula que a cuanto menor sea la densidad del gas ideal, mayor será la velocidad de caducidad a través de agujeros microscópicos en las paredes del recipiente.
En 1829, Thomas Graham llevó a cabo una serie de experimentos sobre el derrame y encontró que a temperatura y presión constantes; la tasa de caducidad del gas r es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad del gas d. En el lenguaje de las ecuaciones, esto es el siguiente:
donde k es una constante. En otras palabras, cuanto mayor sea la densidad del gas a temperatura y presión constantes, menor será la tasa de derrame. Tal vez lo más sorprendente de la ley de Graham es que la k constante (lado derecho de la ecuación anterior); es casi la misma para todos los gases en igualdad de condiciones.
Como sabemos por las leyes del gas ideal, a temperatura y presión constantes la densidad de gas es proporcional a su masa molecular relativa M. Sobre esta base, puede reescribir la ecuación de la ley de Graham de la siguiente manera:
Ahora la ley sobre la tasa relativa de expiración de gases diferentes de los mismos vasos que podemos formular de la siguiente manera; cuanto menor sea la masa molecular relativa de gas, mayor será la tasa de derrame. Es por eso que un globo de goma lleno de helio (con un peso molecular relativo de 4) se desinfla durante la noche; pero si el mismo globo está lleno de aire, es decir, una mezcla de nitrógeno principalmente (masa molecular relativa 28) y oxígeno (masa molecular relativa 32), permanecerá inflado durante unos días.
Globos hechos de película metálica, que tiene poros significativamente más pequeños que el caucho, pueden contener helio durante varias semanas. Esto puede parecer inesperado, pero la ley de Graham también se ha utilizado en el diseño de naves espaciales; diseñadas para la presencia humana a largo plazo en el espacio.
Los barcos por supuesto son totalmente diferentes de los globos, pero con el tiempo el aire se filtrará a través del material del que se hace el casco; justo cuando se filtra a través de la cáscara de la pelota. Puede que esta no sea la principal preocupación de aquellos que piensan en el futuro de la humanidad en el espacio, pero al final tendrá que ser considerada; por ejemplo, inventando una manera de obtener gases directamente a bordo de la nave para compensar la pérdida en el espacio sin aire.
