Эффект Кнудсена

Эффект Кнудсена (явление тепловой эффузии) — явление перетекания при одинаковых давлениях разреженного газа через поры (малые отверстия) от более низкой к более высокой температуре.

История

В 1934 году эффект описан в книге «Кинетическая теория газов» Мартином Кнудсеном.

Количественное рассмотрение

Газ разреженный. Длина свободного пробега велика по сравнению с диаметром отверстия, через которое происходит перетекание. С любой его стороны через него проходит

$N = {1 \over 4}n \overline v s = ns \sqrt {{{kT} \over {2 \pi m}}} = nskT \sqrt {{1 \over {2 \pi kmT}}} = \sqrt {{1 \over {2 \pi k}}} \cdot sP \cdot \sqrt {{1 \over {mT}}}$

частиц: условием динамического равновесия является ${{P_1 } \over {\sqrt {T_1 } }} = {{P_2 } \over {\sqrt {T_2 } }}$. В случае совпадающих давлений будет происходить поток $P \left( {{1 \over {\sqrt {T_1 } }} - {1 \over {\sqrt {T_2 } }}} \right)$: он положителен, если $T_1 < T_2$, то есть направлен к более высокой температуре.

Значение

Тепловая эффузия имеет важное значение в природе. Днем поверхность земли нагревается солнечными лучами. Из более глубоких слоёв почвы воздух выходит по капиллярам на поверхность и рассеивается ветром, и ночью наружный слой почвы охлаждается — возникает обратный поток воздуха в более глубокие слои почвы. Описанное порождает обмен воздуха в почве, необходимый для жизнедеятельности растений.

См. также

• Кнудсеновская диффузия

Источники

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1975. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 519 с.

Для улучшения этой статьи желательно?: Добавить иллюстрации. Проставить интервики в рамках проекта Интервики.