Тайны разделения изотопов

характерного поперечного размера канала играет гидравлический
раднус пор r , о смысле которого мы скажем чуть позже.
g
Большим значениям числа Кнудсена ( Kn >> 1 ) соответствует
так называемый свободно-молекулярный или кнудсеновский режим
течения газа, в этом случае молекулы при своем движении
сталкиваются в основном со стенками канала и практически редко
друг с другом. Именно в этом режиме течения и проявляет себя в
первую очередь закон квадратного корня.
Течение газовой или изотопной смеси в канале в этих условиях
может рассматриваться как независимая кнудсеновская диффузия
компонентов смеси под действием разности парциальных давлений
компонентов на концах канала. Напомним, что парциальным
давлением называется давление каждого из компонентов смеси,
которое не зависит от того, какое давление оказывают на стенки
остальные компоненты. В соответствии с законом Дальтона
давление смеси газов равно просто сумме парциальных давлений
ее компонентов.
Направленные скорости движения молекул компонентов смеси в
канале в кнудсеновском режиме течения оказываются различными,
поскольку зависят от массы.молекул. Благодаря этому происходит
накопление более легких молекул в объеме, присоединенном к
концу капиллярной трубки (или на выходе из пористой среды), т.е.
обогащение смеси легким компонентом (эффект разделения). По
мере уменьшения числа Кнудсена, что соответствует росту
давления или переходу к более широким каналам, начинают играть
роль столкновения молекул друг с другом, что приводит, как мы
увидим ниже, к уменьшению относительной скорости
направленного движения молекул различных компонентов и, тем
самым, к снижению эффекта разделения.
Заметим, что когда мы говорим о направленной скорости
движения, то имеется в виду средняя скорость “организованного”
движения частиц, которое накладывается на их беспорядочное
(хаотическое) тепловое движение, которое всегда имеет место в
газе. Средняя кинетическая энергия именно такого хаотического
движения молекул определяет, как известно, температуру газа.
153