気体の流出速度計算機

噴出（エフュージョン）とは、気体粒子が非常に小さな穴を通って真空や圧力が大幅に低い領域へ流出する現象です。その速度は粒子の運動の速さに依存し、同じ温度では分子の速さはモル質量に大きく左右されます。グレアムの法則は、2種類の気体の流出速度の比が、モル質量の逆比の平方根に等しいことを示します。したがって、軽い気体は重い気体より速く穴を通過します。 この計算機は、測定済みまたは指定された速度と両気体のモル質量から、もう一方の気体の速度を求めます。計算式は、速度 2 = 速度 1 × √(モル質量 1 / モル質量 2) です。既知の速度には、毎分ミリリットル、毎秒モル、相対速度など、一貫した任意の単位を使えます。モル質量比は無次元なので、答えの速度単位は入力と同じです。両方のモル質量には同じ単位を使ってください。通常はグラム毎モルを使用します。 グレアムの法則は気体分子運動論から導かれます。同じ温度の気体は、平均並進運動エネルギーが等しくなります。運動エネルギーは質量と速さの2乗に依存するため、軽い粒子ほど代表的な速さが大きくなります。理想条件では、流出速度はその速さに比例します。平方根の関係が重要で、モル質量が別の気体の4分の1なら、流出速度は4倍ではなく2倍になります。 この法則は、希薄な気体、微小な穴、同じ温度、穴付近の衝突が支配的にならない低圧条件で最もよく成り立ちます。分子間力の影響が強いと実在気体は理想的な関係から外れます。また、他の気体中での拡散は粒子が繰り返し衝突するため、より複雑です。噴出と拡散は関連していますが、厳密な実験では区別する必要があります。 水素、窒素、酸素は通常2原子分子として存在するため、原子質量ではなく分子のモル質量を使ってください。実験値を比較するときは、温度を等しく保ち、穴と圧力の条件を変えないようにします。これらの条件をそろえれば、計算した比は迅速な予測、未知の気体の同定、実験結果の確認に役立ちます。