克努森气体

克努森气体（Knudsen gas）是指气体的密度很低，其分子碰撞之前所行进的平均距离（平均自由程）大于包含分子容器的直径^[1]。由于平均自由程远大于容器直径，克努森气体的动力特性是由气体分子和容器的碰撞来决定，而不是由气体分子之间的碰撞决定^[2]。此气体得名自马丁·克努森。

克努森气体的例子。其中和容器碰撞的分子（以红色表示）远多于和其他分子碰撞的分子（以蓝色表示）

克努森数

针对克努森气体，克努森数必大于1。克努森数定义如下：

${\displaystyle {\rm {{Kn}={\frac {\lambda }{L}}}}}$

其中

${\displaystyle \lambda }$是平均自由程（单位：m）

${\displaystyle L}$是容器的直径（单位：m）

若${\displaystyle 10^{-1}<{\rm {{Kn}<10}}}$，气体流为过渡流。此情形下分子之间的碰撞还无法忽略。不过在 ${\displaystyle {\rm {{Kn}>10}}}$时，气体流为自由分子流（英语：free molecular flow）, 分子之间的碰撞相较于分子和容器的碰撞，已可以忽略^[3]。

例子

举例，考虑一个室温、一般压力下的容器，其中气体的平均自由程为68nm^[4]，若容器的直径小于68nm，克努森数大于1，可以将此气体视为是克努森气体。

相关条目

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• 分子运动论