气体逸泄速率计算器

逸泄是气体粒子通过极小孔口进入真空或低得多的压力区域的过程。其速率取决于粒子运动的快慢；温度相同时，分子运动速率与摩尔质量密切相关。格雷厄姆定律描述了这种关系：两种气体的逸泄速率之比，等于其摩尔质量反比的平方根。因此，较轻气体通过孔口的速度比较重气体快。 本计算器根据一个实测或给定的速率以及两种气体的摩尔质量，求出第二种气体的速率。计算式为：速率 2 = 速率 1 × √(摩尔质量 1 / 摩尔质量 2)。已知速率可采用任何一致的单位，如毫升每分钟、摩尔每秒或相对速率。摩尔质量之比无量纲，因此结果沿用输入速率的单位。两个摩尔质量必须使用相同单位，通常为克每摩尔。 格雷厄姆定律源于分子运动论。温度相同时，气体具有相同的平均平动动能。由于动能取决于质量和速率的平方，质量较小的粒子必然具有更高的特征速率。在理想条件下，逸泄速率与该速率成正比。这里的平方根关系很重要：若某气体的摩尔质量是另一种的四分之一，其逸泄速率是后者的两倍，而不是四倍。 该定律最适用于稀薄气体、极小孔口、相同温度以及孔口附近碰撞不占主导的低压条件。当分子间作用力变得显著时，真实气体可能偏离定律；气体在另一种气体中的扩散则因粒子反复碰撞而更为复杂。逸泄与扩散有关，但在严谨的实验工作中不能混为一谈。 对于氢气、氮气和氧气，应使用分子的摩尔质量，而不是原子质量，因为这些元素通常以双原子分子形式存在。比较实测速率时，应保持温度相同，并确保孔口和压力条件不变。在这些控制条件下，计算出的比值可用于快速预测、识别未知气体或核对实验观测。