ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ МЕЛКОПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Если по разные стороны объёма, ограниченного пористой перегородкой, имеется один и тот же газ, и поддерживаются разные температуры, то устанавливается равновесное состояние, при котором давления по разные стороны перегородки различны. Размеры пор в пористой перегородке могут быть столь малыми, что в них соблюдаются условия вакуума уже при атмосферном давлении. Обозначим величины, относящиеся к параметрам воздуха, находящегося по разные стороны перегородки, индексами 1 и 2. В условиях равновесия число молекул, перелетающих внутрь ёмкости равно числу молекул, пролетающих в противоположном направлении. Поскольку внутри пор молекулы не сталкиваются друг с другом, то частота ударов молекул воздуха о стенку перегородки, приходящаяся на единицу площади, равна:

Учитывая, что средняя квадратичная скорость движения молекул равна

получим:

.

Поскольку сами поры молекулы проходят без столкновений, то на основании соотношения можно записать

где – эффективная суммарная площадь пор в перегородке, приходящаяся на единицу поверхности ёмкости. Учитывая, что

и

получим

.

Полученное соотношение было проверено Рейнольдсом в 1879г.

2.2. В пористой перегородке при размерах пор меньших, чем длина свободного пробега молекул отсутствуют гидродинамические потоки. Следовательно, поток массы через площадку за время при градиенте плотности газа в зону больших температур равен

где – коэффициент пропускания через перегородку молекул воздуха.

При молекулярном потоке через пористую перегородку коэффициент пропускания равен

где: = 2,5 – постоянная, учитывающая извилистость пор; – пористость материала ёмкости; – диаметр пор. Соотношение имеет такой же вид, как и формула для коэффициента диффузии, полученная на основе молекулярно-кинетической теории явлений переноса

.