3. Диффузия газа в порах кускового материала

При движении газа в порах приведенные выше закономер­ности сохраняют свою силу лишь в том случае, если размер поры мно­го больше средней величины свободного пробега молекул, т. е. для пор размером > 100 нм. В более мелких порах столкновения молекулы о стенки поры будут чаще, чем соударения молекул. Такое движение га­зов называют кнудсеновским. Коэффициент кнудсеновской диффузии

(2.71)

где d— эффективный размер поры (радиус круглой поры, равной по площади сечения фактической), а диффузионный поток (количество вещества в молях, проходящего за 1 с поверхность в 1 см²)

(2.72)

где р — разность давлений газа в начале и конце диффузионного пу­ти; l— длина поры.

Сравнение фoрмул (2.71) и (2.49) показало, что в отличие от сво­бодной диффузии коэффициент кнудсеновской диффузии не зависит от давления, в то время как величина диффузионного потока зависит от давления. Далее можно вывести, что скорость кнудсеновского тече­ния I_к по абсолютной величине меньше скорости диффузии в погра­ничном слое газа I при тех же условиях во столько раз, во сколько раз­мер микропоры меньше длины свободного пробега молекул газа. Однако следует иметь в виду, что суммарная площадь сечения микро пор очень велика. Действительно, коэффициент самодиффузии газа

(2.73)

где v — средняя арифметическая скорость движения молекул газа; X — длина свободного пробега молекул.

Учитывая, что

(2.74)

т. е. зависит только от природы газа и его абсолютной температуры, из выражения (2.71)

(2.75)

где d— эффективный размер поры.