effusion
Overvej systemet beskrevet ovenfor i beregningen af gastryk, men med området A i beholdervæggen erstattet med et lille hul. Antallet af molekyler, der slipper ud gennem hullet i tid t, er lig med (1/2) (N / V) v z (At). I dette tilfælde er kollisioner mellem molekyler betydelige, og resultatet gælder kun for små huller i meget tynde vægge (sammenlignet med den gennemsnitlige frie bane), så et molekyle, der nærmer sig hullet, kommer igennem uden at kollidere med et andet molekyle og afbøjes væk. Forholdet mellem v z og gennemsnitshastigheden v̄ er ret ligetil: v z = (1/2) v̄.
Hvis man sammenligner hastighederne for to forskellige gasser, der strømmer gennem det samme hul, startende med den samme gastæthed hver gang, viser det sig, at meget mere let gas slipper ud end tung gas, og at mere gas slipper ud ved en høj temperatur end ved en lav temperatur, andre ting er lige. I særdeleshed,
Det sidste trin følger af energiformlen, (1/2) mv 2 = (3/2) kT, hvor (v 2) 1/2 er tilnærmet til at være v, selvom v 2 og (v̄) 2 faktisk adskiller sig fra en numerisk faktor i nærheden af enhed (nemlig 3π / 8). Dette resultat blev opdaget eksperimentelt i 1846 af Graham i tilfælde af konstant temperatur og er kendt som Grahams lov om effusion. Det kan bruges til at måle molekylvægte, til at måle damptrykket i et materiale med et lavt damptryk eller til at beregne fordampningshastigheden for molekyler fra en væske eller fast overflade.
Termisk transpiration
Antag, at to containere med den samme gas, men ved forskellige temperaturer er forbundet med et lille hul, og at gassen bringes til en stabil tilstand. Hvis hullet er lille nok, og gastætheden er lav nok til, at der kun sker effusion, vil ligevægtstrykket være større på højtemperatursiden. Men hvis de indledende tryk på begge sider er ens, vil gas strømme fra lavtemperatursiden til højtemperatursiden for at få højtemperaturtrykket til at stige. Den sidstnævnte situation kaldes termisk transpiration, og resultatet med stabil tilstand kaldes den termomolekylære trykforskel. Disse resultater følger simpelthen fra effusionsformlen, hvis den ideelle gaslov anvendes til at erstatte N / V med p / T;
Når der opnås en stabil tilstand, er effusionshastighederne ens og dermed
Dette fænomen blev først undersøgt eksperimentelt af Osborne Reynolds i 1879 i Manchester, Eng. Der kan opstå fejl, hvis et gastryk måles i et kar ved meget lav eller meget høj temperatur ved at forbinde det via et fint rør til et manometer ved stuetemperatur. En kontinuerlig cirkulation af gas kan frembringes ved at forbinde de to containere med et andet rør, hvis diameter er stor sammenlignet med den gennemsnitlige frie bane. Trykforskellen fører gas gennem dette rør ved viskøs strømning. En varmemaskine baseret på denne cirkulerende strøm har desværre en lav effektivitet.
