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。