Inchimica fisica, l'effusione è il processo tramite il quale lemolecolegassose attraversano un foro sottile senza collidere fra loro. Ciò avviene quando il diametro del foro è considerevolmente più piccolo delcammino libero medio delle molecole.[1] Questo fenomeno è governato dallalegge di Graham, che afferma che le velocità di effusione di due gas diversi sono inversamente proporzionali ai loro rispettivipesi molecolari:
L'effusione può essere sfruttata per separare composti chimici formati daisotopi diversi di uno stesso elemento. Classico esempio è quello rappresentato dalla separazione dell'isotopo 235 dell'uranio dall'isotopo 238 facendo passare l'esafluoruro di uranio attraverso un setto poroso, processo utile per l'arricchimento dell'uranio. L'effusione viene inoltre utilizzata nel metodo Knudsen per la determinazione dellapressione di vapore delle sostanze.[2][3]
Ilflusso di molecole che attraversano il foro corrisponde al numero di molecole che collidono l'unità diarea ognisecondo.[4] Partendo da questo assunto, il flusso risulta essere espresso dall'equazione
dove è il numero di molecole per unità divolume e è lavelocità media delle molecole. Usando lalegge dei gas perfetti nella forma è possibile ricavare, mentre ilvalore atteso della velocità media è fornito dalladistribuzione di Maxwell-Boltzmann e consiste in
ricordando che è lacostante di Boltzmann, latemperatura assoluta ed lamassa. Quindi, esplicitando adesso l'equazione iniziale che esprime il flusso molecolare, si ottiene infine
dove si evince, ad una data temperatura, che il flusso è direttamente proporzionale allapressione e inversamente proporzionale alla radice quadrata della massa delle molecole.
Una considerazione importante da notare, legata al fatto che le molecole più veloci hanno una probabilità maggiore di raggiungere il foro rispetto a quelle più lente, consiste nel valore di velocità media più elevato posseduto dalle molecole che effondono rispetto a quelle che restano rinchiuse.[5]
