Если пустой стакан погрузить в сосуд с гелием-II, то жидкость в виде пленки поднимется по стенкам и заполнит стакан до уровня гелия в основном сосуде. Аналогичным образом гелий-II самостоятельно вытекает из отдельно стоящего стакана, поднимаясь по его внутренним стенкам. Согласно общей теории, гелий поднимается по стакану под действием разности температур, возникающей по высоте стенки. Благодаря теплообмену с окружающим воздухом верхний край стакана всегда имеет более высокую температуру, чем нижний, соприкасающийся с большой массой жидкого гелия. Таким образом, гелий перемещается в сторону повышения температуры.

При кнудсеновском течении диаметр отверстия в капилляре меньше средней длины свободного пробега молекул. В результате проводники а и b (потоки газа в прямом и обратном направлениях) занимают все сечение капилляра одновременно, они как бы прозрачны один по отношению к другому. Заметим, кстати, что все теоретические формулы Кнудсена (как и других авторов) справедливы только для случая. Опыт дает заниженное значение разности давлений по сравнению с теорией Кнудсена. Общая теория и опыт показывают, что при больших d фактическая разность давлений стремится к нулю. Все перечисленные явления – это частные случаи термической фильтрации, подчиняющейся законам общей теории.

Термическая фильтрация применяется на практике при разделении газов, в том числе изотопов (более легкие компоненты скапливаются на горячем конце капилляра), зонной очистке металлов, поверхностном легировании металлургических отливок и т.д. Она чрезвычайно широко распространена в природе: по законам термической фильтрации переносятся газ и влага в почвах и грунтах, происходит обмен в капиллярах живых организмов.

читать комментарии (0)