5.9:
渗出和扩散
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一瓶关着的香水含有高浓度的 气态芳香分子，气态芳香分子不断 移动且随机碰撞。同时，瓶子外的空气 基本上不包含任何这些分子。当打开瓶子，浓度梯度 在这些高低浓度区域之 间建立。分子持续随机移动，整体的移动是从高浓度区域 到低浓度区域。液体和气体对应浓度梯度自 发的混合和扩散，称为分子扩散。扩散是一个缓慢的进程。虽然气体粒子高速移动，各种碰撞会造成速度和 方向频繁的改变。粒子在两次碰撞之间移动的平均距离 被称为它的平均自由径。对于气体粒子，它的平均自由径 被粒子密度所影响，而这 也影响着压力。随着粒子密度提升，碰撞频率也会提升。因此，他们的平均自由径较短。同样的，随着粒子密度降低，碰撞频率也会降低，导致 更长的平均自由径。不同气体以不同比率扩散，取决于气体粒子的速度 由于均分根或RMS，气体的速度和莫耳质量 成反比，较轻的气体 扩散的比较重的气体快。考虑在等量的氨气和氯化氢气 体的玻璃管之间的储液罐。当扩散的气体相遇，他们 反应来形成环状氯化铵环。环更靠近于氯化氢 的管子末端，因为在相同时间内，较轻的氨分子沿着管子 向下移动得比较重的氯化氢多。逸散是另一个涉及气体 分子移动的过程。穿过直径比气体 自己的平均自由径更小的洞，是气体分子响应压 力差的能力。这就是为什么氦气气球最后会泄气：氦气逐渐透过气球材料上 的小洞逸散。就向扩散，逸散的比率 取决于气体的RMS速度和莫耳质量。具体来说，逸散的比率 反比于气体莫耳质量 的平方根。因此，较重的气体逸散得比较轻的气体慢。对任两个气体，他们逸散率的比是他们的莫耳质 量反比的平方根。这被称为格雷姆逸散定率。考虑两颗气球充气至相同压力，一颗充了氦气，另一颗充了氧气。氦气有低于氧气的莫耳质量，如氦气气球在空中的浮力所演示。将格雷姆定率应用于氦气和氧气，得出氦气逸散的速度比氧气快2.8倍。因此，氦气气球泄气的比 氧气气球更快。
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渗出和扩散
尽管气态分子以极高的速度（每秒数百米）行进，但它们与其它气态分子碰撞并在到达所需目标之前沿许多不同方向行进。在室温下，气态分子每秒将经历数十亿次碰撞。平均自由程是分子在碰撞之间传播的平均距离。平均自由程随着压力的降低而增加；通常，气态分子的平均自由程将是分子直径的数百倍
通常，当将气体样本引入密闭容器的一部分时，其分子会非常迅速地分散到整个容器中。分子响应浓度差异而在空间中扩散的过程称为扩散。气态原子或分子当然不知道任何浓度梯度。它们只是随意移动＆mdash;高浓度区域的粒子比低浓度区域的粒子更多，因此物种从高浓度区域到低浓度区域发生了净移动。在封闭的环境中，扩散最终将导致整个气体中浓度相等。气态原子和分子继续移动，但是由于两个球皿中它们的浓度相同，所以球皿之间的传输速率是相等的（没有发生分子的 net 传输）。每单位时间通过某个区域的气体量就是扩散率。
扩散速率取决于几个因素：浓度梯度（浓度从一个点到另一个点的增加或减少），可用于扩散的表面积的数量以及气体粒子必须行进的距离。
类似于扩散的涉及气态物质运动的过程是渗出，即气体分子通过微小孔（例如气球中的针孔）逃逸到真空中。尽管扩散和渗出速率均取决于所涉及气体的摩尔质量，但它们的速率并不相等。但是，它们的比率之比是相同的。如果将气体混合物放入具有多孔壁的容器中，则气体会通过壁上的小孔流出。较轻的气体比较重的气体通过小孔的速度更快（速率更高）。 1832年，托马斯·格雷姆（Thomas Graham）研究了不同气体的渗出速率，并制定了格雷姆渗流定律：气体的渗出速率与粒子质量的平方根成反比：
这意味着，如果两种气体（A和B）处于相同的温度和压力下，则它们的喷射速率之比与它们的粒子质量的平方根之比成反比：
该关系表明，较轻的气体具有较高的渗出率。
例如，充氦的橡胶气球的充气速度比充气气球的快，这是因为较轻的氦原子比通过空气分子通过橡胶孔的渗出速度更快。