Voir la source de Effusion

{{Autres projets|wiktionary = effusion}}

[[Fichier:Effusion.svg|thumb|250px|L'image à gauche représente l'effusion, tandis que l'image à droite représente la [[Diffusion de la matière|diffusion]]. L'effusion a lieu à travers un trou plus petit que le libre parcours moyen des particules en mouvement, tandis que la diffusion a lieu dans un orifice assez grand pour que nombreuses particules puissent passer simultanément.]]
En chimie, l''''effusion''' est le passage d'un gaz par un trou sans collisions moléculaires<ref>{{harvsp|Zumdahl|1999|p=164}}</ref>. Les collisions seront absentes si le diamètre du trou est très inférieur au [[libre parcours moyen]] des [[molécule]]s, de sorte que les collisions entre les molécules dans la région du trou soient négligeables.

==Vitesse d'effusion==
Selon la [[théorie cinétique des gaz]], l'[[énergie cinétique]] d'un gaz à température <math>T</math> est
:<math>\frac{1}{2}m v_{\rm rms}^2 = \frac{3}{2}k_{\rm B} T </math>

où <math>v_{\rm rms}</math> est la [[vitesse moyenne quadratique]] des molécules et <math>k_{\rm B}</math> est la [[constante de Boltzmann]]. La vitesse moléculaire moyenne <v> peut être évaluée à l'aide de la [[loi de distribution des vitesses de Maxwell]] comme étant 0,921 <math>v_{\rm rms}</math> (ou bien <math>v_{\rm rms}</math> = 1,085 <v>). La vitesse d'effusion d'un gaz de [[masse molaire]] M peut être exprimée sous forme du nombre de molécules qui passent à travers le trou par seconde<ref name=Atk>[[Peter William Atkins|Peter Atkins]] et Julio de Paula, ''Chimie Physique'' ({{4e}} édn. française, de Boeck 2013) p.754 {{ISBN|978-2-8041-6651-9}}</ref> :

:<math> Vitesse = \frac{pA_0N_A}{\sqrt{2\pi MRT}}</math>,

Ici p est la pression du gaz, A<sub>0</sub> est l'aire du trou, N<sub>A</sub> est le [[nombre d'Avogadro]], R est la [[constante universelle des gaz parfaits]] et T est la [[température absolue]].

==[[Loi de Graham]]==
Selon la [[loi de Graham]], la vitesse d'effusion d'un gaz est inversement proportionnelle à la racine carrée de sa [[masse molaire]] : <math>{\mbox{Vitesse}_1 \over \mbox{Vitesse}_2}=\sqrt{M_2 \over M_1}</math>, où M<sub>1</sub> et M<sub>2</sub> sont les masses molaires des gaz respectifs<ref name=Atk/>.
L'effusion des gaz légers est alors plus rapide que celle des gaz lourds.

Pour deux gaz à la même [[température]] et alors la même [[énergie cinétique]] moyenne, la vitesse moléculaire moyenne de chaque gaz se calcule à l'aide de l'équation <math>E=(1/2) mv^2</math>. Alors les molécules plus légères auront une vitesse moyenne plus rapide, de sorte qu'un plus grand nombre passera à travers le trou par unité de temps. C'est pourquoi un ballon rempli d'[[hydrogène]] (masse molaire M = 2) dégonflera plus vite qu'un deuxième ballon rempli d'[[oxygène]] (M = 32). Cependant la masse totale des molécules qui échappent est directement proportionnelle à la racine carrée de la masse molaire, et est alors inférieure pour des molécules plus légères.

==Cellule de Knudsen==
La cellule d'effusion de [[Martin Knudsen|Knudsen]] sert à mesurer la [[pression de vapeur]] d'un solide très peu volatil, qui forme une vapeur à basse pression par la [[Sublimation (physique)|sublimation]]. Un trou d'épingle permet l'effusion de la vapeur, et la perte de masse est proportionnelle à la pression de vapeur<ref name=Atk/> Aussi la [[enthalpie de sublimation|chaleur de sublimation]] peut être évaluée par mesure de la pression de vapeur en fonction de la température, à l'aide de la [[formule de Clapeyron]]<ref>{{en}} Drago, R.S. ''Physical Methods in Chemistry'' (W.B.Saunders 1977) p.563 {{ISBN|0-7216-3184-3}}</ref>.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Bibliographie ==
{{légende plume}}
*{{plume}}{{Ouvrage|langue=fr|langue originale=en|prénom1=Steven S.|nom1=Zumdahl|traducteur=Maurice Rouleau|titre=Chimie générale|éditeur=De Boeck Supérieur|lieu=Paris/Bruxelles/Anjou (Québec)|année=1999|numéro d'édition=2|pages totales=512|isbn=2-8041-3123-8|lire en ligne=https://books.google.ca/books?id=GAYF5BMw7zYC&dq=effusion+chimie}}

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
*[[Écoulement laminaire]]
*[[Diffusion]]

=== Liens externes ===
*[http://wwwens.uqac.ca/chimie/Chimie_physique/Chapitres/chap_2.htm Le gaz idéal] sur http://wwwens.uqac.ca

{{Portail|chimie}}

[[Catégorie:Chimie physique]]
[[Catégorie:Gaz]]