气体与分子运动论
扩散与逸散
打开一罐咖啡,香味便渐渐弥漫满厨房;那种缓慢的交融就是扩散——一种气体自发地混入另一种气体,纯由分子的随机运动所驱动。逸散是它的近亲:气体通过一个微小针孔逃逸进真空,分子一个接一个地溜出去。
两者都取决于分子运动有多快,而在给定温度下,较轻的分子运动得更快。于是轻气体的扩散与逸散都比重气体更迅速。格雷姆定律把逸散这一点说得很精确:逸散速率与分子质量的平方根成反比,所以一种轻四倍的气体,逸散速度是它的两倍。
扩散之慢与分子之疾,这两者的反差本身就发人深省。香味要花上几分钟才穿过一间静止的房间,而非分子原始速率所暗示的一刹那,正是因为每个分子一路上都被无数次碰撞撞离了航向。与此同时,逸散对质量的依赖,历史上曾被用来分离同位素——最著名的便是早期原子计划中铀的同位素。
在一根长管的一端放出氨气、另一端放出氯化氢,它们相遇并在靠近氯化氢那一端形成一圈白环,因为较轻的氨分子扩散得更快——这是格雷姆定律的生动演示。
较轻的气体扩散得更快,于是白环偏离正中形成。
逸散(通过单个微孔进入真空)与扩散(穿过另一种气体而混合)相关却有别。格雷姆定律干净地适用于逸散;真实的扩散更为复杂,因为分子必须在一群其他分子中挤着前行。
又称
另见