氣體逸散速率計算機

逸散是氣體粒子穿過極小孔洞，進入真空或壓力低得多的區域的過程。其速率取決於粒子運動的快慢；溫度相同時，分子的運動速率與莫耳質量密切相關。格雷厄姆定律描述這項關係：兩種氣體的逸散速率比，等於其莫耳質量反比的平方根。因此，較輕的氣體會比較重的氣體更快通過孔洞。 本計算機根據一個實測或給定速率，以及兩種氣體的莫耳質量，求出第二種氣體的速率。公式為：速率 2 = 速率 1 × √(莫耳質量 1 / 莫耳質量 2)。已知速率可採用任何一致的單位，例如毫升每分鐘、莫耳每秒或相對速率。由於莫耳質量比無因次，答案會沿用輸入速率的單位。兩個莫耳質量必須採用相同單位，通常為克每莫耳。 格雷厄姆定律源自分子運動論。同溫下，氣體具有相同的平均平移動能。動能取決於質量與速率的平方，因此質量較小的粒子必須具有較高的特徵速率。在理想條件下，逸散速率與此速率成正比。平方根關係很重要：莫耳質量為另一種氣體四分之一的氣體，逸散速率是其兩倍，而非四倍。 本定律最適用於稀薄氣體、極小孔洞、相同溫度，以及孔洞附近碰撞不占主導地位的低壓條件。當分子間作用力變得顯著時，真實氣體可能偏離定律；氣體在另一種氣體中的擴散則因粒子反覆碰撞而更複雜。逸散與擴散有關，但在嚴謹的實驗工作中不能混為一談。 氫氣、氮氣和氧氣通常以雙原子分子存在，因此應使用分子的莫耳質量，而非原子質量。比較實驗速率時，請維持溫度相同，並確保孔洞與壓力條件不變。在這些控制條件下，計算出的比值可用於快速預測、辨識未知氣體，或核對實驗觀察。