气体扩散
Gas Diffusion

扩散是由于微粒(分子、原子等)的热运动而产生的物质迁移现象, 可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行。

1848年,苏格兰化学家托马斯·格雷姆提出了格雷姆定律,又称为格雷姆扩散定律(Graham's Laws of Diffusion & Effusion)。 其形式为:
\[{Rate\;of\;A \over Rate\;of\;B} = {\sqrt{M_{B}} \over \sqrt{M_{A}}}\] 其中,Rate of A和Rate of A分别为气体A和气体B的扩散速率,MA和MB分别为两种气体的分子质量。 这说明,在定温定压下,气体的扩散速率与其气体微粒质量的平方根成反比。即气体愈重,则扩散的速率愈慢。 同时,格雷姆也发现,气体的隙流与扩散情况相当,因此气体的隙流速率也可用相同的公式描述。

扩散的一个显著特点是,它取决于粒子的随机行走。以下是对两种不同气体扩散情况比较的模拟:

气体A
模拟说明:
1. 在上方[气体A]中选择模拟的气体, 括号中为气体分子的相对原子质量;
2. 按下键盘'p'键暂停随机行走, 按下键盘's'键继续随机行走;
3. 从初始点开始行走, 四个方向行走的概率相同;
4. 若行走至已经走过的点, 则点变为红色;
4. 点击[开始]按钮开始, 点击[清零]按钮清零;

气体B
模拟说明:
1. 在上方[气体B]中选择模拟的气体, 括号中为气体分子的相对原子质量;
2. 按下键盘'p'键暂停随机行走, 按下键盘's'键继续随机行走;
3. 从初始点开始行走, 四个方向行走的概率相同;
4. 若行走至已经走过的点, 则点变为红色;
4. 点击[开始]按钮开始, 点击[清零]按钮清零;