Ефект Кнудсена

Ефект Кнудсена (явище теплової ефузії) — явище перетікання за однакових тисків розрідженого газу через пори (малі отвори) від нижчої до вищої температури.

Історія

1934 року ефект описав у книзі «Кінетична теорія газів» Мартін Кнудсен.

Кількісний розгляд

Газ розріджений. Довжина вільного пробігу велика, порівняно з діаметром отвору, через який відбувається перетікання. З будь-якого його боку через нього проходить

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

частинок: умовою динамічної рівноваги є ${\displaystyle {{P_{1}} \over {\sqrt {T_{1}}}}={{P_{2}} \over {\sqrt {T_{2}}}}}$. У разі однакових тисків матиме місце потік ${\displaystyle P\left({{1 \over {\sqrt {T_{1}}}}-{1 \over {\sqrt {T_{2}}}}}\right)}$: він додатний, якщо ${\displaystyle T_{1}<T_{2}}$, тобто напрямлений до вищої температури.

Значення

Теплова ефузія важлива в природі. Вдень поверхню землі нагрівають сонячні промені. З глибших шарів ґрунту повітря виходить капілярами на поверхню і розсіюється вітром, а вночі зовнішній шар ґрунту охолоджується — виникає зворотний потік повітря в глибші шари ґрунту. Так проходить обмін повітря у ґрунті, необхідний для життєдіяльності рослин.

Див. також

• Кнудсенівська дифузія

Література

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