克努森氣體

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克努森氣體(Knudsen gas)是指氣體的密度很低,其分子碰撞之前所行進的平均距離(平均自由程)大於包含分子容器的直徑[1]。由於平均自由程遠大於容器直徑,克努森氣體的動力特性是由氣體分子和容器的碰撞來決定,而不是由氣體分子之間的碰撞決定[2]。此氣體得名自马丁·克努森

克努森氣體的例子。其中和容器碰撞的分子(以紅色表示)遠多於和其他分子碰撞的分子(以藍色表示)

克努森數

針對克努森氣體,克努森數必大於1。克努森數定義如下:

Kn=λL

其中

λ是平均自由程(單位:m)

L是容器的直徑(單位:m)

101<Kn<10,氣體流為过渡流。此情形下分子之間的碰撞還無法忽略。不過在 Kn>10時,氣體流為Template:Le, 分子之間的碰撞相較於分子和容器的碰撞,已可以忽略[3]

例子

舉例,考慮一個室溫、一般壓力下的容器,其中氣體的平均自由程為68nm[4],若容器的直徑小於68nm,克努森數大於1,可以將此氣體視為是克努森氣體。

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參考資料

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