Knudsen-Diffusion

Knudsen-Diffusion (nach Martin Knudsen) bezeichnet Diffusionsprozesse, bei denen Teilchen öfter mit Fließbegrenzungen als mit anderen Teilchen zusammenstoßen.

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Dies bedeutet, dass die mittlere freie Weglänge der Teilchen größer ist als eine geometrische Beschränkung. Knudsen-Diffusion tritt also auf, wenn die Knudsen-Zahl sehr viel größer als eins ist. Dies ist für die Diffusion dünner Gase (Knudsen-Gase) in porösen Medien der Fall.

Der Knudsen-Diffusionskoeffizient D_K (SI-Einheit m²s^-1) ist abhängig von der Porengeometrie. Für lange, gerade Poren berechnet er sich annähernd zu:

• r – Porenradius
• R – universelle Gaskonstante
• T – Temperatur
• M – molare Masse

Er ist unabhängig vom Druck und der molaren Masse eines zweiten Gases, in dem die Diffusion stattfindet.

Der Knudsen-Diffusionskoeffizient eines Gases in einem porösen Medium lässt sich aus dem Wert für eine einzelne gerade Pore berechnen:

• – Porosität des Mediums, die für die Diffusion zur Verfügung steht (verbundene Poren)
• τ – Tortuosität

Belege

• PDF über Knudsen-Fluss in porösen Medien
• E. L. Cussler: Diffusion – Mass transfer in fluid systems, Cambridge University Press, 1997, ISBN 0-521-56477-8