克努森擴散英文解釋翻譯、克努森擴散的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Knudsen diffusion

分詞翻譯：

克的英語翻譯：

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

努的英語翻譯：

exert; protrude; put forth

森的英語翻譯：

dark; full of trees; gloomy; in multitudes

擴散的英語翻譯：

diffuse; pervasion; proliferate; spread
【計】 scattering
【化】 scatter
【醫】 diffuse; diffusion; extensioin; generalization; generalize; irradiation

專業解析

克努森擴散（Knudsen diffusion）是氣體在微孔或納米級通道中發生的一種特殊擴散形式，其核心特征是氣體分子與孔壁的碰撞頻率顯著高于分子間的相互碰撞。該現象由丹麥物理學家馬丁·克努森（Martin Knudsen）于1909年提出，屬于稀薄氣體動力學的典型研究範疇。

從物理機制來看，克努森擴散的觸發條件取決于克努森數（Knudsen number, Kn），其計算公式為： $$ Kn = frac{lambda}{d} $$ 式中$lambda$為氣體分子平均自由程，$d$為孔隙直徑。當$Kn > 10$時，分子主要通過與孔壁碰撞實現動量傳遞，此時傳統菲克擴散失效，克努森擴散占據主導地位。

該擴散機制在多個工業領域具有重要應用：

多孔催化劑設計：石油裂解催化劑通過調控孔徑分布優化克努森擴散效率，如沸石分子篩的納米孔道設計（參見《Journal of Catalysis》2018年刊載的孔徑優化研究）
氣體分離技術：基于碳分子篩的變壓吸附裝置利用不同氣體分子的克努森擴散速率差異實現氧氮分離
頁岩氣開采：頁岩納米孔隙中的甲烷運移過程涉及克努森擴散機制（美國能源部2020年發布的非常規油氣開采白皮書中有詳細論述）

實驗研究表明，克努森擴散系數$D_k$與溫度$T$、孔隙半徑$r$呈正相關，與分子量$M$平方根成反比，具體關系可表示為： $$ D_k = frac{2}{3}rsqrt{frac{8RT}{pi M}} $$ 這一公式在《Chemical Engineering Science》2021年刊載的微流控實驗研究中得到驗證。

網絡擴展解釋

克努森擴散（Knudsen diffusion）是一種氣體在多孔介質或狹窄通道中的特殊擴散現象，其核心特征是氣體分子與孔壁的碰撞頻率遠高于分子間的碰撞。以下是詳細解釋：

1.定義與發生條件

當氣體壓強極低或孔隙直徑非常小（通常為微米或納米級）時，氣體分子的平均自由程（分子連續兩次碰撞之間的平均距離）會遠大于孔隙直徑。此時，分子主要與孔壁碰撞而非相互碰撞，擴散阻力主要來自分子與孔壁的相互作用。

2.擴散機制

分子運動特點：氣體分子在孔隙内以自由飛行和隨機反射的方式運動，運動軌迹受孔壁幾何形狀限制。
與普通擴散的區别：普通擴散（如菲克擴散）中分子間碰撞主導，而克努森擴散中壁面碰撞占主導。

3.擴散系數公式

克努森擴散系數（( D_k )）可通過分子運動論推導，公式為： $$ D_k = frac{2}{3} r sqrt{frac{8RT}{pi M}} $$ 其中：

( r ) 為平均孔隙半徑（m）
( R ) 為氣體常數
( T ) 為溫度（K）
( M ) 為氣體摩爾質量（kg/mol）。

4.實際應用領域

能源地質：在緻密氣藏、頁岩氣儲層中，納米級孔隙使克努森擴散顯著影響氣體運移，需修正傳統滲流模型。
材料科學：多孔材料（如催化劑載體）的氣體傳輸分析需考慮克努森擴散，尤其在高溫低壓條件下。

5.判斷标準

通過克努森數（( Kn = lambda / d )，λ為平均自由程，d為孔徑）區分擴散類型：

( Kn > 10 )：克努森擴散主導；
( 0.1 < Kn < 10 )：過渡擴散；
( Kn < 0.1 )：普通分子擴散主導。

總結來看，克努森擴散是微納尺度孔隙中氣體傳輸的重要機制，其研究對能源開發、化工催化等領域具有實際意義。