Maddenin gaz durumu

Efüzyon

Gaz basıncının hesaplanmasında yukarıda açıklanan sistemi düşünün, ancak konteyner duvarındaki A alanı küçük bir delikle değiştirildi. T zamanında delikten kaçan molekül sayısı (1/2) (N / V) v _z (At) 'a eşittir. Bu durumda, moleküller arasındaki çarpışmalar önemlidir ve sonuç sadece çok ince duvarlardaki küçük delikler için geçerlidir (ortalama serbest yola kıyasla), böylece deliğe yaklaşan bir molekül başka bir molekülle çarpışmadan geçecek ve saptırılmak. V _z ve ortalama hız v̄ arasındaki ilişki oldukça basittir: v _z = (1/2) v̄.

Aynı delikten geçen iki farklı gazın oranları her seferinde aynı gaz yoğunluğundan başlayarak karşılaştırılırsa, ağır gazdan çok daha fazla hafif gazın kaçtığı ve yüksek sıcaklıkta düşük sıcaklıktan daha fazla gazın kaçtığı bulunur., diğer şeyler eşit. Özellikle,

Son adım, (2) mv ² = (3/2) kT enerji formülünden gelir, burada (v ²) ^1/2, v ² ve (v̄) ² aslında birliğe yakın sayısal bir faktör (yani 3π / 8). Bu sonuç 1846'da Graham tarafından sabit sıcaklık durumunda deneysel olarak keşfedilmiştir ve Graham'ın efüzyon yasası olarak bilinir. Molekül ağırlıklarını ölçmek, düşük buhar basıncına sahip bir malzemenin buhar basıncını ölçmek veya bir sıvı veya katı yüzeyden moleküllerin buharlaşma hızını hesaplamak için kullanılabilir.

Termal terleme

Aynı gazdan ancak farklı sıcaklıklarda iki kabın küçük bir delikle bağlandığını ve gazın sabit bir duruma getirildiğini varsayalım. Delik yeterince küçükse ve gaz yoğunluğu sadece efüzyon meydana gelecek kadar düşükse, yüksek sıcaklık tarafında denge basıncı daha yüksek olacaktır. Ancak, her iki taraftaki başlangıç ​​basınçları eşitse, yüksek sıcaklık basıncının artmasına neden olmak için düşük sıcaklık tarafından yüksek sıcaklık tarafına gaz akacaktır. İkinci duruma termal terleme denir ve kararlı durum sonucuna termomoleküler basınç farkı denir. N / V'yi p / T ile değiştirmek için ideal gaz yasası kullanılırsa, bu sonuçlar sadece efüzyon formülünden gelir;

Kararlı bir duruma ulaşıldığında, efüzyon oranları eşittir ve böylece

Bu fenomen ilk olarak 1879'da Manchester, Eng. Bir kapta çok düşük veya çok yüksek bir sıcaklıkta bir gaz basıncı, oda sıcaklığında ince bir tüp vasıtasıyla bir manometreye bağlanarak ölçülürse hatalar oluşabilir. İki kabın çapı, ortalama serbest yola kıyasla çapı daha büyük olan başka bir boru ile birleştirilerek sürekli bir gaz sirkülasyonu üretilebilir. Basınç farkı, gazı bu borudan viskoz akışla geçirir. Bu sirkülasyon akışına dayanan bir ısı motoru maalesef düşük bir verimliliğe sahiptir.