克努森气体(Knudsen gas)是指气体的密度很低,其分子碰撞之前所行进的平均距离(平均自由程)大于包含分子容器的直径[1]。由于平均自由程远大于容器直径,克努森气体的动力特性是由气体分子和容器的碰撞来决定,而不是由气体分子之间的碰撞决定[2]。此气体得名自马丁·克努森

克努森气体的例子。其中和容器碰撞的分子(以红色表示)远多于和其他分子碰撞的分子(以蓝色表示)

克努森数

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针对克努森气体,克努森数必大于1。克努森数定义如下:

 

其中

 是平均自由程(单位:m)

 是容器的直径(单位:m)

 ,气体流为过渡流。此情形下分子之间的碰撞还无法忽略。不过在  时,气体流为自由分子流英语free molecular flow, 分子之间的碰撞相较于分子和容器的碰撞,已可以忽略[3]

例子

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举例,考虑一个室温、一般压力下的容器,其中气体的平均自由程为68nm[4],若容器的直径小于68nm,克努森数大于1,可以将此气体视为是克努森气体。

相关条目

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参考资料

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  1. ^ Pardington, J.R. An advanced treatise on physical chemistry. Vol. 1, Fundamental principles. The Properties of gases. London: Longmans, Green & Co. 1949: 927. 
  2. ^ Lebon, G. Understanding non-equilibrium thermodynamics : foundations, applications, frontiers. D. Jou, J. Casas-Vázquez. Berlin: Springer. 2008: 192. ISBN 978-3-540-74252-4. OCLC 233973416. 
  3. ^ S. G. Kandlikar; Srinivas Garimella; Dongqing Li; Stéphane Colin; Michael R. King. Heat transfer and fluid flow in minichannels and microchannels 2nd. Oxford: Butterworth-Heinemann. 2013: 19–21. ISBN 978-0-08-098351-6. OCLC 862108729. 
  4. ^ Jennings, S. G. The mean free path in air. Journal of Aerosol Science. 1988-04-01, 19 (2): 159–166. Bibcode:1988JAerS..19..159J. ISSN 0021-8502. doi:10.1016/0021-8502(88)90219-4 (英语).