Calculateur de fraction restante par effusion
Voyez comment une fuite minuscule modifie un mélange de gaz : avec l'hydrogène à 2,016 g/mol et l'oxygène à 32 g/mol, pour un rapport de temps de 0,5, il reste environ 14 % de l'hydrogène et à peu près 61 % de l'oxygène. Gratuit dans votre navigateur.
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Exemple résolu
- Masse molaire 1
- 2,016
- Masse molaire 2
- 32
- Ratio de temps
- 0,5
- Masse molaire du gaz léger
- 2,016
- Masse molaire du gaz lourd
- 32
- Facteur de Graham
- 3,9840953644
- Fraction restante (gaz léger)
- 0,136415803
Ce calculateur de fraction restante par effusion indique quelle proportion du gaz le plus léger demeure dans une enceinte après une fuite par un petit orifice, à partir de deux masses molaires et d'un ratio de temps d'effusion écoulé. Selon la cinétique d'effusion de Graham, la quantité de matière de chaque gaz décroît de façon exponentielle, car la vitesse de fuite est proportionnelle à la quantité divisée par la racine carrée de la masse molaire, si bien que l'espèce la plus légère se vide toujours plus vite que la plus lourde à travers le même orifice et à la même température. Une masse molaire nulle ou négative est rejetée, car la loi en racine carrée n'est pas définie pour des masses non positives. Le chemin de calcul est une arithmétique entièrement déterministe, sans appel réseau, sans échantillonnage Monte-Carlo et sans raccourci dépendant de la date.
Où les fractions restantes du gaz léger interviennent dans les études, le travail de laboratoire et les logiciels
Les élèves rencontrent les fractions restantes de fuite de gaz lorsqu'un chapitre de théorie cinétique moléculaire relie les vitesses de la loi de Graham à l'évolution de la composition d'un mélange après l'apparition d'un petit orifice, lorsqu'un laboratoire modélise l'enrichissement en hélium dans un récipient fuyant, ou lorsqu'un examen fournit deux masses molaires et un temps mis à l'échelle et demande la quantité de l'espèce légère restante sans calculatrice programmable.
Les enseignants peuvent pré-générer des corrigés pour des paires de masses et des ratios de temps modestes sans se fier à des applications opaques qui inversent silencieusement le gaz le plus léger ou omettent l'exponentielle.
Les ingénieurs de procédé et des matériaux utilisent le même contrat comme vérification rapide de bon sens avant des modèles de transport multi-espèces complets, en confirmant qu'un gaz de procédé léger fuira plus vite qu'une impureté plus lourde dans des conditions d'orifice égales, et en estimant comment la composition dérive avec un temps de fuite adimensionnel.
Les développeurs l'appellent depuis des scripts pour amorcer des vecteurs de test déterministes destinés à des tableaux de bord de chimie, pour normaliser des masses molaires saisies par l'utilisateur avant de tracer des courbes restantes, ou pour satisfaire des énoncés de défis de programmation qui exigent la fraction restante du gaz léger plutôt qu'une estimation approximative.
Les outils produits et pédagogiques utilisent cette évaluation lorsqu'un apprenant saisit deux masses molaires et un ratio de temps, et que l'interface doit afficher le reste léger ainsi que le reste lourd correspondant et le facteur de Graham.
Associez-le au calculateur de vitesse d'effusion relative lorsque vous n'avez besoin que de vitesse un sur vitesse deux, aux outils de volume aux CNTP ou de concentration molaire lorsque vous avez besoin d'étapes de lois des gaz connexes, et aux autres points de terminaison de chimie lorsque vous construisez un petit laboratoire d'outils de chimie gratuits et déterministes.
Cas d’usage
Soutien scolaire et logiciels de cinétique
Normalisez deux masses molaires et un ratio de temps saisis par l'utilisateur en fraction restante du gaz léger pour des traceurs, des assistants pas à pas et des leçons interactives.
Questions fréquentes
Combien coûte le calculateur de fraction restante par effusion ?
Il est gratuit dans votre navigateur sur cette page.
Que se passe-t-il si une masse molaire est nulle ?
Une masse molaire nulle ou négative est invalide, car la durée de vie de Graham place la masse sous une racine carrée.
Cet outil recherche-t-il la masse molaire à partir d'une formule chimique ?
Utilisez un outil de masse molaire si vous avez d'abord besoin d'une conversion formule vers masse.
Que signifie le rapport de temps ?
C'est le temps écoulé divisé par la durée de vie caractéristique du gaz le plus lourd, le temps qu'il met à tomber à 1/e de sa quantité initiale. Pour un rapport de 1, il reste exactement cette fraction du gaz lourd, et moins du gaz léger.
Pourquoi le gaz le plus léger s'échappe-t-il plus vite ?
D'après la loi de Graham, la vitesse de fuite de chaque gaz est proportionnelle à sa quantité divisée par la racine carrée de sa masse molaire. Pour l'hydrogène face à l'oxygène, le facteur de Graham vaut 3,9840953644 : l'hydrogène décroît autant de fois plus vite.
Outils associés
Pour les développeurs — accès API
Tout sur cette page est disponible par programmation. Cette section s'adresse aux équipes qui veulent l'intégrer à leurs systèmes ; les autres peuvent simplement utiliser l'outil ci-dessus.
Endpoint
Authentification par jeton Bearer : un seul POST met la tâche en file d’attente, et le résultat vous parvient par webhook ou lien signé.
Appeler depuis votre stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/gas-leak-effusion-fraction \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"molar_mass_1":2.016,"molar_mass_2":32,"time_ratio":0.5}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/gas-leak-effusion-fraction", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"molar_mass_1": 2.016,
"molar_mass_2": 32,
"time_ratio": 0.5
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/gas-leak-effusion-fraction",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"molar_mass_1": 2.016,
"molar_mass_2": 32,
"time_ratio": 0.5
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/gas-leak-effusion-fraction", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"molar_mass_1":2.016,"molar_mass_2":32,"time_ratio":0.5}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"molar_mass_1":2.016,"molar_mass_2":32,"time_ratio":0.5}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/gas-leak-effusion-fraction", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemple de requête
{
"molar_mass_1": 2.016,
"molar_mass_2": 32,
"time_ratio": 0.5
}Exemple de réponse
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.gas_leak_effusion_fraction",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}L’API est asynchrone : chaque appel renvoie un task_id immédiatement, puis vous interrogez l’état à raison d’une requête par seconde.
Tarifs
Le prix est publié, sans tokens ni crédits. Une tâche qui échoue n’est pas facturée.
Limites
max_abs_value | 1000000000000000 |
Erreurs
| HTTP | Code | Signification |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Clé API absente ou invalide : vérifiez l’en-tête Authorization. |
402 | insufficient_balance | Solde insuffisant : rechargez votre compte pour lancer cette tâche. |
404 | unknown_type | Type de tâche inconnu : vérifiez le champ type de votre requête. |
429 | rate_limited | Trop de requêtes : ralentissez la cadence, puis réessayez. |
Notes techniques
Vous fournissez des masses molaires positives M1 et M2 dans des unités cohérentes, typiquement des grammes par mole, ainsi qu'un time_ratio non négatif égal au temps écoulé divisé par la durée de vie en un sur e du gaz le plus lourd, et le moteur renvoie la fraction restante du gaz le plus léger, la fraction restante correspondante du gaz le plus lourd, le facteur de Graham racine carrée de M lourd sur M léger, et une forme en pourcentage du reste du gaz léger. Une vérification de manuel familière est l'hydrogène proche de 2,016 grammes par mole face à l'oxygène à 32 grammes par mole avec time_ratio 0,5, ce qui laisse environ quatorze pour cent de l'hydrogène tandis qu'environ soixante et un pour cent de l'oxygène subsiste. Utilisez-le gratuitement dans le navigateur pour vos devoirs sur les lois des gaz, vos révisions d'examen et votre préparation en laboratoire, ou appelez l'API à $0.002 par requête réussie lorsque vous avez besoin de données de référence de fraction de fuite reproductibles en intégration continue, dans un logiciel de soutien scolaire ou des démonstrations pédagogiques.
Ce que signifie la fraction restante d'une fuite de gaz et ce que contient la réponse
Lorsqu'une enceinte fermée perd du gaz à travers un minuscule orifice vers le vide ou une région à pression bien plus basse, la théorie cinétique idéale indique que la vitesse d'effusion instantanée de chaque espèce est proportionnelle à sa densité partielle divisée par la racine carrée de sa masse molaire. Cette décroissance du premier ordre s'intègre en une fraction restante exponentielle n sur n zéro égale e à la puissance moins kappa t sur racine carrée de M, pour chaque composant pur sous un facteur d'orifice partagé kappa. Ce calculateur ancre l'horloge sur le gaz le plus lourd en définissant time_ratio comme t divisé par tau lourd, où tau lourd est la durée de vie en un sur e du gaz le plus lourd, racine carrée de M lourd sur kappa, si bien que la fraction restante du gaz lourd est simplement e à la puissance moins time_ratio. La fraction restante du gaz léger est alors e à la puissance moins time_ratio fois le facteur de Graham racine carrée de M lourd sur M léger, qui est toujours inférieure ou égale au reste du gaz lourd lorsque time_ratio est positif. La réponse renvoie en écho molar_mass_1, molar_mass_2 et time_ratio après arrondi, nomme lighter_molar_mass et heavier_molar_mass, indique graham_factor, remaining_fraction_lighter, remaining_fraction_heavier, remaining_percent_lighter égal à cent fois la fraction légère, l'étiquette de méthode graham_effusion_leak_exponential, la précision utilisée, un rappel de la formule, et une remarque sur l'unité. Il n'existe aucune recherche de masses molaires à partir de formules chimiques, aucune correction de température ou de pression au-delà du kappa partagé idéal, et aucune voie symbolique CAS : le moteur évalue soit des exponentielles finies en virgule flottante dans la plage de grandeur prise en charge, soit rejette l'entrée avec invalid_input. Les cas rejetés incluent l'absence de champs requis, des valeurs non finies, des grandeurs supérieures au plafond documenté, toute masse molaire nulle ou négative, et un time_ratio négatif, car un temps écoulé mis à l'échelle par une durée de vie positive ne peut pas s'écouler à rebours dans ce modèle. Si vous n'avez besoin que de la vitesse relative d'effusion, vitesse un sur vitesse deux égale racine carrée de M deux sur M un, sans axe temporel, utilisez l'outil dédié au taux de Graham ; cette page répond à la question de la fraction restante après fuite, avec une sortie numérique stable adaptée aux fiches d'exercices, aux tests unitaires et aux clients de l'API qui ne doivent pas inventer d'étapes cinétiques.
Comment M1, M2 et time_ratio sont lus, et comment les résultats restent reproductibles
Les unités des deux masses molaires relèvent de votre responsabilité : les deux valeurs doivent utiliser la même unité de masse molaire, presque toujours des grammes par mole dans les tables de chimie générale ; mélanger des grammes par mole avec des kilogrammes par mole fausserait le facteur de Graham, sans conversion automatique dans cet outil. Les signes plus optionnels en tête et la notation scientifique dans les chaînes numériques sont autorisés lorsqu'ils s'interprètent comme des nombres décimaux finis ; les espaces incrustés, les préfixes hexadécimaux et les jetons non numériques sont rejetés avec un message clair, pour qu'une mauvaise cellule ne se transforme pas en mauvaise fraction restante. Les champs privilégiés sont molar_mass_1 pour M1, molar_mass_2 pour M2, et time_ratio pour le ratio adimensionnel écoulé t sur tau lourd, mais les alias M1, m1, mm1, mass1 et molarMass1 pour le premier gaz, M2, m2, mm2, mass2 et molarMass2 pour le second, et timeRatio, t_ratio, elapsed_ratio, elapsed_time_ratio et tau pour le ratio de temps, sont acceptés, afin que les feuilles de calcul, les chaînes de requête et les formulaires typés puissent réutiliser le même contrat. Chaque masse molaire doit être strictement positive : si l'une des deux est nulle ou négative, la requête échoue avec invalid_input, car une masse molaire nulle placerait une masse sous une racine carrée dans la durée de vie cinétique, et une masse négative n'a pas de sens pour une substance pure. Le time_ratio doit être non négatif ; zéro signifie qu'aucun temps de fuite ne s'est écoulé, si bien que les deux fractions restantes valent un, et des valeurs positives élevées poussent les deux fractions vers zéro, le gaz léger diminuant plus vite. Un champ precision optionnel, avec les alias decimals et dp, choisit le nombre de décimales à exposer pour les champs numériques, avec une valeur par défaut de dix et un plafond de quinze, afin que les goldens JSON restent stables. Associez l'exécution gratuite dans le navigateur sur cette page à l'API payante lorsque vous avez besoin du même résultat mathématique au sein d'un pipeline automatisé, sans réimplémenter vous-même les exponentielles de fuite.
Où les fractions restantes du gaz léger interviennent dans les études, le travail de laboratoire et les logiciels
La pratique des concours et des devoirs a souvent besoin d'une source rapide et hors ligne de remaining_fraction_lighter, afin que les solutions puissent être vérifiées sans calculatrice graphique, sous la pression du temps. Sur cette page, le travail s'exécute entièrement dans votre navigateur ; via l'API, chaque recherche réussie coûte $0.002, la validation échouée n'est pas facturée, et rien n'est conservé après le renvoi de la réponse. Cette séparation — exploration interactive gratuite et API payante identique — correspond au reste du catalogue de niveau A de KIT, et vous permet de passer d'une démonstration en classe à un pipeline automatisé sans changer le résultat mathématique.
Cas d'intégration
Devoirs et vérifications d'examen
Calculez remaining_fraction_lighter = exp(−time_ratio·√(M_heavy/M_light)) pour des masses molaires de manuel et vérifiez la quantité de gaz léger restant après une fuite.
Données de référence déterministes pour les fractions de fuite
Générez des valeurs reproductibles remaining_fraction_lighter, remaining_fraction_heavier et graham_factor pour les tests unitaires, les vérifications de propriétés et les assertions d'intégration continue.
Questions techniques
Comment la fraction restante du gaz léger est-elle définie ?
remaining_lighter = exp(−time_ratio · √(M_heavy/M_light)), où time_ratio = t/τ_heavy est le temps écoulé mis à l'échelle par la durée de vie en 1/e du gaz le plus lourd, et M_light, M_heavy sont les deux masses molaires ordonnées par taille.
Qu'est-ce que time_ratio ?
time_ratio = t/τ_heavy, un temps d'effusion écoulé adimensionnel. À time_ratio = 1, le gaz le plus lourd a une fraction restante e⁻¹ ≈ 0,3679 ; le gaz le plus léger s'est réduit davantage selon le facteur de Graham.