Газ Кнудсена — это газ, пребывающий в состоянии столь низкой плотности, что средняя длина свободного пробега молекул газа между столкновениями превосходит диаметр сосуда, содержащего газ.[1] Если средняя длина свободного пробега намного больше диаметра, в режиме потока преобладают столкновения между молекулами газа и стенками сосуда, а не межмолекулярные столкновения друг с другом.[2] Назван в честь Мартина Кнудсена.
Файл:Knudsen Gas.jpgПример газа Кнудсена. Число соударений между молекулами газа и стенками сосуда (показано красным) много больше числа соударений между молекулами газа (показано синим).
Для газа Кнудсена число Кнудсена существенно превосходит 1. Число Кнудсена определяется как
<math>\rm{Kn} = \frac{\lambda}{L}</math>
где
<math>\lambda</math> — длина свободного пробега [m]
<math>L</math> — диаметр сосуда [m].
При <math>10^{-1}<\rm{Kn}<10</math> имеет место переход между ламинарным и турбулентным режимами течения газа. В этом режиме число межмолекулярных столкновений ещё не пренебрежимо мало по сравнению с числом соударений со стенками. Однако при <math>\rm{Kn}>10</math> имеет место свободное молекулярное течение, и межмолеклярными столкновениями можно пренебречь по сравнению со столкновениями со стенками.[3]
Пример
Пусть в сосуде содержится воздух при комнатных температуре и давлении, длина свободного пробега в котором составляет 68nm.[4] Если диаметр сосуда меньше 68nm, то число Кнудсена больше 1, и имеет место пример газа Кнудсена. Такой газ не был бы газом Кнудсена, если бы диаметр сосуда превосходил бы 68nm.
