הצגת המקור של הדף "גז קלוש"

זרימה של '''גז קלוש''' (ב[[אנגלית]]: '''Rarefied Gas'''), כחלק מהפיזיקה של [[מכניקת הזורמים]], מתאר את הזרימה של [[גז]]ים המצויים הרבה מתחת ל[[לחץ אטמוספירי]].<ref>{{צ-מאמר|שם=McGraw-Hill concise encyclopedia of physics|קישור=http://dx.doi.org/10.5860/choice.43-0042|כתב עת=Choice Reviews Online|שנת הוצאה=2005-09-01|עמ=43–0042-43-0042|כרך=43|doi=10.5860/choice.43-0042}}</ref> במצב זה [[מהלך חופשי ממוצע|המהלך החופשי הממוצע]] של החלקיקים במערכת גדול מסקלת הגודל האופיינית של המערכת עצמה. כלומר, מכיוון שהמהלך החופשי הממוצע במערכת גדול יותר מהגודל של המערכת, החלקיק הממוצע בקירוב אינו מתנגש עם חלקיקים אחרים במערכת ואינו חש בנוכחותם.<ref name=":0">{{צ-מאמר|שם=Thermal Physics, 2nd ed.|קישור=http://dx.doi.org/10.1119/1.19072|כתב עת=American Journal of Physics|שנת הוצאה=1998-02|עמ=164–167|כרך=66|doi=10.1119/1.19072|מחבר=Charles Kittel, Herbert Kroemer, H. L. Scott}}</ref>

לדוגמה, עבור גז המצוי בלחץ של <math>10^{-6} atm</math> בטמפרטורת החדר ה[[מהלך חופשי ממוצע|מהלך החופשי הממוצע]], <math>\lambda</math>, של מולקולות הגז הוא מסדר גודל של <math>25 cm</math>.<ref name=":0" /> סקלת מערכת מסוג זה ניתנת לשחזור במעבדה.

בניגוד לגז קלוש, בלחץ גבוהה מאוד מהלחץ האטמוספירי מתקבלת תופעה של [[משוואות נאוויה-סטוקס|זרימה צמיגית]].<ref>Yamamoto, K.; Pack, D. C.; Transient free molecular flow through a tube; Rarefied gas dynamics; Proceedings of the Eleventh International Symposium, Cannes, France, July 3-8, 1978. Volume 1. (A80-34876 14-77) Paris, Commissariat a l'Energie Atomique, 1979, p. 207-218.</ref>

ה[[התפלגות]] של [[צפיפות הסתברות|צפיפות ההסתברות]] של חלקיקים בגז קלוש ניתנים לתיאור באמצעות [[משוואת בולצמן]].<ref name=":1" />

== הגדרה ==
גז קלוש מתקבל במערכת ש[[מספר קנודסן]] שלה, <math>Kn</math>, מקיים:<ref name=":1" />

<math>Kn \gg 1 </math>.

כאשר מספק קנודסן מתאר את היחס בין ה[[מהלך חופשי ממוצע|מהלך החופשי הממוצע]], <math>\lambda</math>, לבין הסקלה האופיינית במערכת, <math>a </math>:<ref name=":1" />

<math>Kn = \frac{\lambda}{a} </math>

הסקלה האופיינית במערכת יכולה להיות, לדוגמה, אורך התיבה בה מצוי הגז.

== גז קלוש דרך חריץ ==
נניח מערכת בה יש גז קלוש כך שהמולקולות במערכת זורמות דרך חריץ, או פתח צר. כדי לחשב את צפיפות [[שטף]] החליקים, במקום לחלץ ערך זה על ידי פתרונות של משוואות [[הידרודינמיקה]], מספיק לחשב את קצב המעבר של החלקיקים דרך משטח החריץ.<ref name=":0" /> ניתן לבצע הנחה מקלה זאת מכיוון שהגז קלוש ולכן מבחינה אפקטיבית חלקיק במערכת לא חש ביתר החלקיקים, ולכן בקירוב אין השפעה פנימית של יתר החלקיקים על צפיפות השטף.

כלומר, צפיפות השטף, <math>J_n </math>, דרך החריץ נתון לפי

<math>J_n = \frac{1}{4} \mu \bar{c}</math>

כאשר <math>\mu</math> מתאר את צפיפות החלקיקים ו-<math>\bar{c}</math> הוא המהירות הממוצעת של החלקיקים במערכת.

== רקע היסטורי ==
יש עדויות לעיסוק בתחום זה עוד משנת 1934, אך מחקר מעמיק החל רק לאחר [[מלחמת העולם השנייה]] כיוון שגבר העניין בתעופה בחלל ובגבהים בהם האוויר נהיה קלוש.<ref>{{צ-מאמר|שם=Rarefied Gas Dynamics|קישור=https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.fl.21.010189.002131|כתב עת=Annual Review of Fluid Mechanics|שנת הוצאה=1989-01-01|עמ=387–422|כרך=21|doi=10.1146/annurev.fl.21.010189.002131|מחבר=E P Muntz}}</ref> בשנת 1960 החלו ניסיונות לפתרון באופן נומרי של בעיות זרימה עם גז קלוש.<ref name=":1">{{קישור כללי|כתובת=https://fisica.ufpr.br/sharipov/CERN.pdf|הכותב=F. Sharipov|כותרת=Rarefied gas dynamics and its applications to vacuum technology}}</ref>

== יישומים ==
* טיסות בגבהים גבוהים (באנגלית: [[High-Altitude Flight]]).<ref name=":1" />
* [[זיקוק|דיסטילציה]] של חומרים כימיקליים בלחץ נמוך.<ref name=":2">{{צ-ספר|שם=Superaerodynamics, Mechanics of Rarefied Gases|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123982773500208|מו"ל=Elsevier|שנת הוצאה=2012-01-01|ISBN=978-0-12-398277-3|שפה=en}}</ref>
*Superaerodynamics.<ref name=":2" />
*Semiconductor Film Growth.<ref>http://gcoe.mech.nagoya-u.ac.jp/basic/pdf/basic-11.pdf</ref>

== ראו גם ==
* [[מכניקת הזורמים]]
*[[מספר קנודסן]]

== קישורים חיצוניים ==
* הדגמה של [https://www.youtube.com/watch?v=916u-pQc-_8 Rarefied Gas Dynamics], באתר [[יוטיוב]]
* [[:en:Free molecular flow|Free molecular flow]], באתר [[ויקיפדיה האנגלית]]

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}

[[קטגוריה:הידרודינמיקה]]
[[קטגוריה:מכניקה]]
[[קטגוריה:מכניקת הזורמים]]