**逸散速率计算器**

扩散：气体逃逸的科学

扩散是指气体通过微小孔洞从容器中逃逸到真空中的过程。这个过程可以被量化，从而预测和比较不同条件下气体的行为。计算扩散速率的能力对于科学家和工程师来说至关重要，特别是在与气体动力学、材料科学和各种工程应用相关的领域。

历史背景

扩散的概念深深植根于气体动理论，该理论描述了气体粒子如何运动和相互作用。扩散速率最早由托马斯·格雷厄姆在19世纪量化，形成了格雷厄姆扩散定律。这一基础原理自此成为物理化学和气体定律发展不可或缺的一部分。

计算公式

为了确定扩散速率，使用以下公式：

\[ E \propto \frac{1}{\sqrt{M}} \]

其中:

• \(E\) 代表扩散速率或比率，
• \(M\) 表示气体粒子的摩尔质量，单位为克/摩尔。

例子计算

考虑一种摩尔质量为 32 g/mol 的气体。扩散比率将被计算为：

\[ E = \frac{1}{\sqrt{32}} \approx 0.1768 \]

注意：实际的扩散速率（单位：例如，mL/s）还取决于系统的具体条件，例如开口尺寸、温度和压力。

重要性及应用场景

理解扩散对于设计和操作气体通过受限开口流动的设备至关重要，例如真空系统、通过多孔材料分配气体以及同位素分离。

常見問答

1. 什么是格雷厄姆扩散定律？

   • 格雷厄姆定律指出，气体扩散速率与其摩尔质量的平方根成反比，可以方便地比较不同气体的扩散速率。

2. 温度如何影响扩散？

   • 虽然给出的公式没有明确考虑温度，但气体粒子的动能，以及因此的速度，会随着温度的升高而增加，这会间接影响扩散速率。

3. 可以使用摩尔质量直接比较扩散速率吗？

   • 可以，该公式允许根据摩尔质量比较不同气体的扩散速率，提供了一种简单的方法来估计不同气体在相同条件下的扩散速率。

这个计算器提供了一种简化的方法来计算和比较气体的扩散速率，为科学和工程领域的学生、教育工作者和专业人士提供了一个实用的工具。