Un gas Knudsen es un gas en un estado de densidad tan baja que la distancia media recorrida por las moléculas de gas entre colisiones ( trayectoria libre media ) es mayor que el diámetro del receptáculo que lo contiene. [1] Si la trayectoria libre media es mucho mayor que el diámetro, el régimen de flujo está dominado por colisiones entre las moléculas de gas y las paredes del receptáculo, en lugar de colisiones intermoleculares entre sí. [2] Lleva el nombre de Martin Knudsen .
Número de Knudsen
Para un gas Knudsen, el número Knudsen debe ser mayor que 1. El número Knudsen se puede definir como:
dónde
es el camino libre medio [m]
es el diámetro del recipiente [m].
Cuándo , el régimen de flujo del gas es un flujo de transición . En este régimen, las colisiones intermoleculares entre partículas de gas aún no son despreciables en comparación con las colisiones con la pared. sin embargo cuando, el régimen de flujo es de flujo molecular libre , por lo que las colisiones intermoleculares entre las partículas son insignificantes en comparación con las colisiones con la pared. [3]
Ejemplo
Por ejemplo, considere un recipiente de aire a temperatura y presión ambiente con una trayectoria libre media de 68 nm. [4] Si el diámetro del recipiente es inferior a 68 nm, el número de Knudsen sería superior a 1 y esta muestra de aire se consideraría un gas Knudsen. No sería un gas Knudsen si el diámetro del receptáculo es superior a 68 nm.
Referencias
- ^ Pardington, JR (1949). Un tratado avanzado de química física. Vol. 1, Principios fundamentales. Las propiedades de los gases . Londres: Longmans, Green & Co. p. 927.
- ^ Lebon, G. (2008). Comprender la termodinámica del no equilibrio: fundamentos, aplicaciones, fronteras . D. Jou, J. Casas-Vázquez. Berlín: Springer. pag. 192. ISBN 978-3-540-74252-4. OCLC 233973416 .
- ^ SG Kandlikar; Srinivas Garimella; Dongqing Li; Stéphane Colin; Michael R. King (2013). Transferencia de calor y flujo de fluidos en minicanales y microcanales (2ª ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. págs. 19-21. ISBN 0-08-098351-0. OCLC 862108729 .
- ^ Jennings, S. G (1 de abril de 1988). "El camino libre medio en el aire" . Revista de ciencia de aerosoles . 19 (2): 159-166. doi : 10.1016 / 0021-8502 (88) 90219-4 . ISSN 0021-8502 .