Кинетический диаметр

Кинетический диаметр — это мера, применяемая к атомам и молекулам , которая выражает вероятность того, что молекула газа столкнется с другой молекулой. Это показатель размера молекулы как мишени. Кинетический диаметр — это не то же самое, что диаметр атома, определяемый размером электронной оболочки атома , которая обычно намного меньше, в зависимости от точного используемого определения. Скорее, именно размер сферы влияния может привести к рассеянию . ^[1]

Кинетический диаметр связан со средней длиной свободного пробега молекул в газе. Средний свободный путь — это среднее расстояние, которое частица пройдет без столкновения. Для быстро движущейся частицы (то есть движущейся намного быстрее, чем частицы, через которые она движется) кинетический диаметр определяется выражением: ^[2]

d^{2}={1 \over \pi ln}

где,

d – кинетический диаметр,

r — кинетический радиус, r = d/2,

l — средний свободный пробег, а

n - плотность частиц

Однако более обычная ситуация состоит в том, что рассматриваемая сталкивающаяся частица неотличима от совокупности частиц в целом. Здесь распределение энергий Максвелла–Больцмана , что приводит к модифицированному выражению: необходимо учитывать ^[3]

d^{2}={1 \over {\sqrt {2}}\pi ln}

Список диаметров

В следующей таблице перечислены кинетические диаметры некоторых распространенных молекул;

Молекула		Молекулярный масса	Кинетический диаметр ( вечера )	ссылка
Имя	Формула	Молекулярный масса	Кинетический диаметр ( вечера )	ссылка
Водород	Ч ₂	2	289	^[2]
Гелий	Он	4	260	^[4]
Метан	СН ₄	16	380	^[2]
Аммиак	NH_NH3	17	260	^[5]
Вода	Н ₂ О	18	265	^[2]
Неон	Ne	20	275	^[5]
Ацетилен	С ₂ Ч ₂	26	330	^[5]
Азот	№ ₂	28	364	^[2]
Окись углерода	СО	28	376	^[4]
Этилен	С ₂ Ч ₄	28	390	^[4]
Оксид азота	НЕТ	30	317	^[4]
Кислород	Около ₂	32	346	^[2]
Сероводород	Ч ₂ С	34	360	^[4]
Хлороводород	HCl	36	320	^[5]
Аргон	С	40	340	^[5]
Пропилен	C₃H_C3H6	42	450	^[4]
Углекислый газ	СО ₂	44	330	^[2]
Закись азота	Н ₂ О	44	330	^[4]
Пропан	C₃H_C3H8	44	430	^[4]
Диоксид серы	SO_SO2	64	360	^[5]
хлор	кл ₂	70	320	^[5]
Бензол	C₆H_C6H6	78	585	^[6]
Бромистый водород	ХБр	81	350	^[5]
Криптон	НОК	84	360	^[5]
Ксенон	Машина	131	396	^[5]
Гексафторид серы	СФ ₆	146	550	^[5]
Четыреххлористый углерод	ССl ₄	154	590	^[5]
Бром	Br_Бр2	160	350	^[5]

Разнородные частицы

Столкновения двух разнородных частиц происходят, когда пучок быстрых частиц попадает в газ, состоящий из частиц другого типа, или когда две разнородные молекулы случайно сталкиваются в газовой смеси. В таких случаях приведенную выше формулу сечения рассеяния необходимо изменить.

Сечение рассеяния σ при столкновении двух разнородных частиц или молекул определяется суммой кинетических диаметров двух частиц:

\sigma =\pi (r_{1}+r_{2})^{2}

где.

r ₁ , r ₂ представляют собой половину кинетического диаметра (т.е. кинетического радиуса) двух частиц соответственно.

Определим интенсивную величину коэффициент рассеяния α как произведение плотности газа и сечения рассеяния:

\alpha \equiv n\sigma

Средняя длина свободного пробега является обратной величиной коэффициента рассеяния:

l={1 \over \alpha }={1 \over \sigma n}

Для подобных частиц r ₁ = r ₂ и,

l={1 \over \sigma n}={1 \over 4\pi r^{2}n}={1 \over \pi d^{2}n}

как и прежде. ^[7]

Ссылки

^ Джус и Фриман, с. 573
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Исмаил и др. , с. 14
^ Радость, с. 4
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Маттеуччи и др. , с. 6
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Брек
^ Ли и Талу, с. 373
^ Радость, стр. 3-4.

Библиография

Брек, Дональд В., «Цеолитовые молекулярные сита: структура, химия и использование», Нью-Йорк: Wiley, 1974. ISBN 0471099856 .
Фрейде, Д., Молекулярная физика , глава 2 , неопубликованный проект 2004 г., извлечено и заархивировано 18 октября 2015 г.
Исмаил, Ахмад Фаузи; Хулбе, Кайлас; Мацуура, Такеши, Мембраны для разделения газов: полимерные и неорганические , Springer, 2015 г. ISBN 3319010956 .
Йоос, Георг; Фриман, Ира Максимилиан, теоретическая физика , Courier Corporation, 1958 г. ISBN 0486652270 .
Ли, Цзянь-Мин; Талу, Орхан, «Влияние структурной неоднородности на многокомпонентную адсорбцию: смесь бензола и п-ксилола на силикалите», в Сузуки, Мотоюки (редактор), «Основы адсорбции» , стр. 373-380, Elsevier, 1993. ISBN 0080887724 .
Маттеуччи, Скотт; Ямпольский, Юрий; Фриман, Бенни Д.; Пиннау, Инго, «Транспорт газов и паров в стеклообразных и резиноподобных полимерах», Ямпольский, Юрий; Фриман, Бенни Д.; Пиннау, Инго, Материаловедение мембран для разделения газов и паров , стр. 1–47, John Wiley & Sons, 2006 г. ISBN 0470029048 . Эх

[1] Джус и Фриман, с. 573

[Ismail14-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Исмаил и др. , с. 14

[3] Радость, с. 4

[Matteucci6-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Маттеуччи и др. , с. 6

[Breck-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Брек

[6] Ли и Талу, с. 373

[7] Радость, стр. 3-4.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]