काइनेटिक व्यास

काइनेटिक व्यास परमाणुओं और अणुओं पर लागू एक माप है जो इस संभावना को व्यक्त करता है कि गैस में एक अणु दूसरे अणु से टकराएगा। यह लक्ष्य के रूप में अणु के आकार का संकेत है। काइनेटिक व्यास परमाणु के इलेक्ट्रॉन कवच के आकार के संदर्भ में परिभाषित परमाणु त्रिज्या के समान नहीं है, जो आमतौर पर उपयोग की गई सटीक परिभाषा के आधार पर बहुत छोटा होता है। बल्कि, यह प्रभाव के क्षेत्र का आकार है जो बिखरने की घटना को जन्म दे सकता है। काइनेटिक व्यास गैस में अणुओं के औसत मुक्त पथ से संबंधित है। माध्य मुक्त पथ वह औसत दूरी है जो कोई कण बिना टकराए तय करता है। एक तेज़ गति वाले कण के लिए (अर्थात, वह जिस कण के माध्यम से आगे बढ़ रहा है उससे कहीं अधिक तेज़ी से आगे बढ़ रहा है) गतिज व्यास द्वारा दिया जाता है,

$d^{2}={1 \over \pi ln}$

कहाँ,

d गतिज व्यास है,

r गतिज त्रिज्या है, r = d/2,

l मतलब मुक्त पथ है, और

n कणों का संख्या घनत्व है

हालांकि, एक अधिक सामान्य स्थिति यह है कि माना जा रहा टकराने वाला कण सामान्य रूप से कणों की आबादी से अप्रभेद्य है। यहां, ऊर्जाओं के मैक्सवेल-बोल्ट्जमैन वितरण पर विचार किया जाना चाहिए, जो संशोधित अभिव्यक्ति की ओर ले जाता है,

$d^{2}={1 \over {\sqrt {2}}\pi ln}$

व्यास की सूची

निम्न तालिका कुछ सामान्य अणुओं के गतिज व्यासों को सूचीबद्ध करती है;

Molecule		Molecular mass	Kinetic diameter (pm)	ref
Name	Formula
Hydrogen	H2	2	289
Helium	He	4	260
Methane	CH4	16	380
Ammonia	NH3	17	260
Water	H2O	18	265
Neon	Ne	20	275
Acetylene	C2H2	26	330
Nitrogen	N2	28	364
Carbon monoxide	CO	28	376
Ethylene	C2H4	28	390
Nitric oxide	NO	30	317
Oxygen	O2	32	346
Hydrogen sulfide	H2S	34	360
Hydrogen chloride	HCl	36	320
Argon	Ar	40	340
Propylene	C3H6	42	450
Carbon dioxide	CO2	44	330
Nitrous oxide	N2O	44	330
Propane	C3H8	44	430
Sulfur dioxide	SO2	64	360
Chlorine	Cl2	70	320
Benzene	C6H6	78	585
Hydrogen bromide	HBr	81	350
Krypton	Kr	84	360
Xenon	Xe	131	396
Sulfur hexafluoride	SF6	146	550
Carbon tetrachloride	CCl4	154	590
Bromine	Br2	160	350

भिन्न कण

दो अलग-अलग कणों के बीच टकराव तब होता है जब तेज कणों के एक बीम को दूसरे प्रकार के कणों वाली गैस में निकाल दिया जाता है, या दो अलग-अलग अणु गैस मिश्रण में यादृच्छिक रूप से टकराते हैं। ऐसे मामलों के लिए, स्कैटरिंग क्रॉस सेक्शन के उपरोक्त सूत्र को संशोधित करना होगा।

बिखरने वाला क्रॉस सेक्शन, σ, दो असमान कणों या अणुओं के बीच टकराव में दो कणों के गतिज व्यास के योग से परिभाषित होता है,

$\sigma =\pi (r_{1}+r_{2})^{2}$

कहाँ।

आर₁, आर₂ दो कणों का क्रमशः आधा गतिज व्यास (अर्थात गतिज त्रिज्या) है।

हम एक गहन मात्रा, बिखरने वाले गुणांक α को गैस संख्या घनत्व और बिखरने वाले क्रॉस सेक्शन के उत्पाद के रूप में परिभाषित करते हैं,

$\alpha \equiv n\sigma$

माध्य मुक्त पथ प्रकीर्णन गुणांक का व्युत्क्रम होता है,

$l={1 \over \alpha }={1 \over \sigma n}$

समान कणों के लिए, आर₁ = आर₂ और,

$l={1 \over \sigma n}={1 \over 4\pi r^{2}n}={1 \over \pi d^{2}n}$

पहले जैसा।

ग्रन्थसूची

• Breck, Donald W., "Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry, and Use", New York: Wiley, 1974 ISBN 0471099856.
• Freude, D., Molecular Physics, chapter 2, 2004 unpublished draft, retrieved and archived 18 October 2015.
• Ismail, Ahmad Fauzi; Khulbe, Kailash; Matsuura, Takeshi, Gas Separation Membranes: Polymeric and Inorganic, Springer, 2015 ISBN 3319010956.
• Joos, Georg; Freeman, Ira Maximilian, Theoretical Physics, Courier Corporation, 1958 ISBN 0486652270.
• Li, Jian-Min; Talu, Orhan, "Effect of structural heterogeneity on multicomponent adsorption: benzene and p-xylene mixture on silicalite", in Suzuki, Motoyuki (ed), Fundamentals of Adsorption, pp. 373-380, Elsevier, 1993 ISBN 0080887724.
• Matteucci, Scott; Yampolskii, Yuri; Freeman, Benny D.; Pinnau, Ingo, "Transport of gases and vapors in glassy and rubbery polymers" in, Yampolskii, Yuri; Freeman, Benny D.; Pinnau, Ingo, Materials Science of Membranes for Gas and Vapor Separation, pp. 1-47, John Wiley & Sons, 2006 ISBN 0470029048.