Efuziune
Luați în considerare sistemul descris mai sus în calculul presiunii gazului, dar cu zona A din peretele containerului înlocuită cu o gaură mică. Numărul de molecule care scapă prin gaura în timpul t este egal cu (1/2) (N / V) v z (At). În acest caz, coliziunile dintre molecule sunt semnificative, iar rezultatul este valabil doar pentru găurile minuscule din pereții foarte subțiri (în comparație cu calea liberă medie), astfel încât o moleculă care se apropie de gaură va trece fără să se ciocnească cu o altă moleculă și fiind deviat departe. Relația dintre v z și viteza medie v̄ este destul de simplă: v z = (1/2) v̄.
Dacă sunt comparate ratele pentru două gaze diferite care scurg prin aceeași gaură, începând cu aceeași densitate de gaz de fiecare dată, se constată că scapă mult mai mult gaz ușor decât gazul greu și că mai mult gaz scapă la o temperatură ridicată decât la o temperatură scăzută, alte lucruri fiind egale. În special,
Ultima etapă rezultă din formula energetică, (1/2) mv 2 = (3/2) kT, unde (v 2) 1/2 este aproximată a fi v, chiar dacă v 2 și (v̄) 2 diferă de fapt prin un factor numeric aproape de unitate (și anume, 3π / 8). Acest rezultat a fost descoperit experimental în 1846 de Graham pentru cazul temperaturii constante și este cunoscut sub numele de legea lui Graham a revărsării. Poate fi utilizat pentru a măsura greutățile moleculare, pentru a măsura presiunea de vapori a unui material cu o presiune scăzută de vapori sau pentru a calcula rata de evaporare a moleculelor de pe o suprafață lichidă sau solidă.
Transpiratie termica
Să presupunem că două containere cu același gaz, dar la temperaturi diferite, sunt conectate printr-o gaură minusculă și că gazul este adus în stare constantă. Dacă orificiul este suficient de mic și densitatea gazului este suficient de scăzută, încât are loc doar revărsarea, presiunea de echilibru va fi mai mare pe partea de temperatură ridicată. Dar, dacă presiunile inițiale de pe ambele părți sunt egale, gazul va curge de la partea de temperatură joasă la partea de temperatură ridicată pentru a determina creșterea presiunii la temperaturi ridicate. Această din urmă situație se numește transpirație termică, iar rezultatul în stare constantă se numește diferență de presiune termomoleculară. Aceste rezultate provin pur și simplu din formula de efuziune dacă legea ideală a gazului este utilizată pentru a înlocui N / V cu p / T;
Când se ajunge la o stare de echilibru, ratele de efuziune sunt egale și astfel
Acest fenomen a fost investigat pentru prima dată experimental de Osborne Reynolds în 1879 în Manchester, ing. Erorile pot rezulta dacă o presiune a gazului este măsurată într-un vas la o temperatură foarte mică sau foarte ridicată prin conectarea acesteia printr-un tub fin la un manometru la temperatura camerei. Se poate produce o circulație continuă a gazului prin conectarea celor două recipiente cu un alt tub al cărui diametru este mare în comparație cu calea liberă medie. Diferența de presiune antrenează gazul prin acest tub prin flux vâscos. Din păcate, un motor de căldură bazat pe acest flux circulant are o eficiență scăzută.
