Application à l'effusion des gaz
La théorie cinétique trouve une application pratique dans le phénomène de l'effusion, c'est-à-dire de l'écoulement d'un gaz à travers un orifice si petit que les collisions moléculaires ne jouent pas de rôle dans le transport : au contraire, les molécules sortent du trou de façon indépendante les unes des autres.
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Dans ces conditions, il est bien normal que la vitesse de cette effusion soit directement reliée à la vitesse moyenne d'agitation moléculaire du gaz.
Graham, en 1829, a mesuré les vitesses d'effusion de divers gaz dans les mêmes conditions, et il a trouvé que ces vitesses étaient proportionnelles entre elles comme la racine carrée de l'inverse des masses molaires, soit, pour 2 gaz 1 et 2 :
\(\mathbf{\frac{\textrm{v}_{1}}{\textrm{v}_{2}}=\displaystyle{\sqrt{\frac{\textrm{M}_{2}}{\textrm{M}_{1}}}}}\)
Ceci peut aussi s'écrire :
\(\mathbf{\textrm M_1.\textrm v_1^2=\textrm M_2.\textrm v_2^2}\)
Ces quantités sont (à un facteur \(\frac12\) près) les énergies cinétiques moyennes des 2 gaz, et l'on a vu que celles-ci étaient uniquement liées à la température, donc à \(\textrm T\) constante, la loi de Graham correspond bien aux résultats de la théorie cinétique.
Ce phénomène a été exploité à l'échelle industrielle pour la séparation de gaz de masses molaires différentes, en utilisant des membranes à très fine porosité.