克努森扩散英文解释翻译、克努森扩散的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Knudsen diffusion

分词翻译：

克的英语翻译：

gram; gramme; overcome; restrain
【医】 G.; Gm.; gram; gramme

努的英语翻译：

exert; protrude; put forth

森的英语翻译：

dark; full of trees; gloomy; in multitudes

扩散的英语翻译：

diffuse; pervasion; proliferate; spread
【计】 scattering
【化】 scatter
【医】 diffuse; diffusion; extensioin; generalization; generalize; irradiation

专业解析

克努森扩散（Knudsen diffusion）是气体在微孔或纳米级通道中发生的一种特殊扩散形式，其核心特征是气体分子与孔壁的碰撞频率显著高于分子间的相互碰撞。该现象由丹麦物理学家马丁·克努森（Martin Knudsen）于1909年提出，属于稀薄气体动力学的典型研究范畴。

从物理机制来看，克努森扩散的触发条件取决于克努森数（Knudsen number, Kn），其计算公式为： $$ Kn = frac{lambda}{d} $$ 式中$lambda$为气体分子平均自由程，$d$为孔隙直径。当$Kn > 10$时，分子主要通过与孔壁碰撞实现动量传递，此时传统菲克扩散失效，克努森扩散占据主导地位。

该扩散机制在多个工业领域具有重要应用：

多孔催化剂设计：石油裂解催化剂通过调控孔径分布优化克努森扩散效率，如沸石分子筛的纳米孔道设计（参见《Journal of Catalysis》2018年刊载的孔径优化研究）
气体分离技术：基于碳分子筛的变压吸附装置利用不同气体分子的克努森扩散速率差异实现氧氮分离
页岩气开采：页岩纳米孔隙中的甲烷运移过程涉及克努森扩散机制（美国能源部2020年发布的非常规油气开采白皮书中有详细论述）

实验研究表明，克努森扩散系数$D_k$与温度$T$、孔隙半径$r$呈正相关，与分子量$M$平方根成反比，具体关系可表示为： $$ D_k = frac{2}{3}rsqrt{frac{8RT}{pi M}} $$ 这一公式在《Chemical Engineering Science》2021年刊载的微流控实验研究中得到验证。

网络扩展解释

克努森扩散（Knudsen diffusion）是一种气体在多孔介质或狭窄通道中的特殊扩散现象，其核心特征是气体分子与孔壁的碰撞频率远高于分子间的碰撞。以下是详细解释：

1.定义与发生条件

当气体压强极低或孔隙直径非常小（通常为微米或纳米级）时，气体分子的平均自由程（分子连续两次碰撞之间的平均距离）会远大于孔隙直径。此时，分子主要与孔壁碰撞而非相互碰撞，扩散阻力主要来自分子与孔壁的相互作用。

2.扩散机制

分子运动特点：气体分子在孔隙内以自由飞行和随机反射的方式运动，运动轨迹受孔壁几何形状限制。
与普通扩散的区别：普通扩散（如菲克扩散）中分子间碰撞主导，而克努森扩散中壁面碰撞占主导。

3.扩散系数公式

克努森扩散系数（( D_k )）可通过分子运动论推导，公式为： $$ D_k = frac{2}{3} r sqrt{frac{8RT}{pi M}} $$ 其中：

( r ) 为平均孔隙半径（m）
( R ) 为气体常数
( T ) 为温度（K）
( M ) 为气体摩尔质量（kg/mol）。

4.实际应用领域

能源地质：在致密气藏、页岩气储层中，纳米级孔隙使克努森扩散显著影响气体运移，需修正传统渗流模型。
材料科学：多孔材料（如催化剂载体）的气体传输分析需考虑克努森扩散，尤其在高温低压条件下。

5.判断标准

通过克努森数（( Kn = lambda / d )，λ为平均自由程，d为孔径）区分扩散类型：

( Kn > 10 )：克努森扩散主导；
( 0.1 < Kn < 10 )：过渡扩散；
( Kn < 0.1 )：普通分子扩散主导。

总结来看，克努森扩散是微纳尺度孔隙中气体传输的重要机制，其研究对能源开发、化工催化等领域具有实际意义。