Gaz Difüzyonu
Difüzyon gaz moleküllerinin gelişigüzel hareketlerini tam olarak açıklar. Gaz moleküllerinin başka gaz molekülleriyle kinetik özelliklerinden dolayı yavaş yavaş karışmasına difüzyon (yayılma) denir. Gerçekte moleküllerin hızları çok büyük olmasına rağmen, difüzyon işleminin tamamlanması oldukça uzun zaman alır. Örneğin, bir şişe derişik amonyak çözeltisini laboratuvar tezgahının bir ucunda açtığınız zaman, tezgahın diğer ucundaki kişinin kokuyu alması biraz zaman alır. Bunun nedeni, bir molekül tezgahın bir ucundan diğerine hareket ederken çeşitli çarpışmalar yaparak ulaşır. Böylece, gazların difüzyonu her zaman yavaş meydana gelir (halbuki molekül hızlarına göre hemen olacağı izlenimini verir). Ayrıca, hafif bir gazın hız kareleri ortalamasının karekökü ağır bir gazınkinden daha büyük olduğundan, hafif gaz ağır bir gaza göre daha hızlı yayılacaktır. Gaz difüzyonunu göstermektedir.
1832 yılında İskoç kimyacı Thomas Graham, aynı sıcaklık ve basınç koşullarda, gazların difüzyon hızlarının mol kütlelerinin karekökleri ile ters orantılı olduğunu bulmuştur. Bu ifade, Graham’ın difüzyon yasası olarak bilinir ve matematiksel olarak şöyle ifade edilir.
Burada r1 ve r2 , sırasıyla 1 ve 2 gazlarının difüzyon hızları, M1 ve M2 ise mol kütleleridir.
Gaz Efüzyonu
Difüzyon, bir gazın diğer bir gaz ile yavaş yavaş karıştığı bir işlem iken, efüzyon (dışa yayılma), basınç altındaki bir gazın, kabın bir bölmesinden diğer bölmesine küçük bir delikten geçerek yayıldığı bir işlemdir. Bir gazın vakuma efüzyonunu göstermektedir. Efüzyonun doğası difüzyondan farklı olduğu halde, bir gazın efüzyon hızı, Graham’ın difüzyon yasası ile, yani aynı eşitlikle verilir. Helyumla doldurulmuş bir balon, hava ile doldurulmuş balondan daha hızlı bir şekilde söner, çünkü daha hafif olan helyum atomlarının kauçuğun gözeneklerinden efüzyon hızı, hava moleküllerininkinden daha hızlıdır. Gaz efüzyonu endüstriyel olarak, gaz halindeki ve uranyum izotoplarını ayırmak için kullanılır. Bilim adamları bu gazları çok sayıda efüzyon basamaklarına tabi tutarak, oldukça zenginleştirilmiş izotobu elde etmişlerdir ve bu izotop İkinci Dünya Savaşı sırasında atom bombası yapımında kullanılmıştır.