Газ Кнудсена

Газ Кнудсена — это газ, пребывающий в состоянии столь низкой плотности, что средняя длина свободного пробега молекул газа между столкновениями превосходит диаметр сосуда, содержащего газ. Если средняя длина свободного пробега намного больше диаметра, в режиме потока преобладают столкновения между молекулами газа и стенками сосуда, а не межмолекулярные столкновения друг с другом. Назван в честь Мартина Кнудсена.

Пример газа Кнудсена. Число соударений между молекулами газа и стенками сосуда (показано красным) много больше числа соударений между молекулами газа (показано синим).

Число Кнудсена

Для газа Кнудсена число Кнудсена существенно превосходит 1. Число Кнудсена определяется как

$\mathrm{K}\mathrm{n}\mathrm{=}\frac{\lambda }{L}$

где

• $\lambda$ — длина свободного пробега [m]
• $L$ — диаметр сосуда [m].

При $10^{-1}<\mathrm{K}\mathrm{n}<\mathrm{1}\mathrm{0}$ имеет место переход между ламинарным и турбулентным режимами течения газа. В этом режиме число межмолекулярных столкновений ещё не пренебрежимо мало по сравнению с числом соударений со стенками. Однако при $\mathrm{K}\mathrm{n}>\mathrm{1}\mathrm{0}$ имеет место свободное молекулярное течение, и межмолеклярными столкновениями можно пренебречь по сравнению со столкновениями со стенками.

Пример

Пусть в сосуде содержится воздух при комнатных температуре и давлении, длина свободного пробега в котором составляет 68nm. Если диаметр сосуда меньше 68nm, то число Кнудсена больше 1, и имеет место пример газа Кнудсена. Такой газ не был бы газом Кнудсена, если бы диаметр сосуда превосходил бы 68nm.

См. также

• Кинетическая теория газов