Răspândirea lui Knudsen

Reprezentarea schematică a unei particule de difuzie Knudsen în interiorul unui por cilindric. Sunt indicate diametrul porilor ( d ) și calea liberă medie a particulei ( l ).

Difuzia Knudsen este un caz particular al fenomenului de difuzie a materiei care apare atunci când o particulă (de exemplu o moleculă ) difuzează în interiorul unui spațiu care are dimensiuni comparabile sau mai mici decât calea liberă medie a particulei în sine. ^[1]

Deoarece calea liberă medie a moleculelor în stare lichidă este foarte mică, în practică există difuzie Knudsen numai pentru substanțe în stare gazoasă .
Un exemplu de difuzie Knudsen este mișcarea moleculelor din interiorul porilor având un diametru redus (în jur de 2-50 nm ); în acest caz numărul de coliziuni care apar între molecule și pereții porului este egal sau mai mare decât numărul de coliziuni care au loc între două molecule.

Pentru a discrimina între difuziunea Knudsen și alte tipuri de difuzie, se utilizează numărul Knudsen : dacă fenomenul de difuzie Knudsen este predominant, numărul Knudsen este mult mai mare decât 1, în timp ce dacă numărul Knudsen este egal sau mai mic de 1 sunt implicate alte mecanisme de difuzie .

Coeficientul de difuzie Knudsen

În cazul difuziei Knudsen, coeficientul de difuzie a materiei este egal cu coeficientul de difuzie Knudsen $D_{KA}$ ${\ displaystyle D_ {KA}}$ ${\ displaystyle D_ {KA}}$ unei specii chimice ( A ), care la rândul său este dată de expresia:

{{D}_{KA}}=4850\cdot {{d}_{p}}{\sqrt {\frac {T}{{M}_{A}}}}

{\ displaystyle {{D} _ {KA}} = 4850 \ cdot {{d} _ {p}} {\ sqrt {\ frac {T} {{M} _ {A}}}}}

{\ displaystyle {{D} _ {KA}} = 4850 \ cdot {{d} _ {p}} {\ sqrt {\ frac {T} {{M} _ {A}}}}}

unde este:

$d_{p}$ ${\ displaystyle d_ {p}}$ ${\ displaystyle d_ {p}}$ este diametrul porului (în cm );
$M_{A}$ ${\ displaystyle M_ {A}}$ ${\ displaystyle M_ {A}}$ este masa molară a substanței difuzoare (în g / mol);
T este temperatura sistemului (în K ).