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  • Author: L.H. SCHMITT x
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Durch eine Kapillare, in der sich ein isothermes aber hinsichtlich der Zusammensetzung inhomogenes binäres Gasgemisch befindet, fließt ein Gesamtteilchenstrom, der sich additiv aus zwei Beiträgen zusammensetzt. Der eine Beitrag ist der Druckdifferenz an beiden Enden der Kapillare proportional, der andere der Differenz der Molenbrüche der einen Komponente an beiden Enden. Bei niedrigem Druck (große freie Weglänge) ergibt sich dies einfach durch Betrachtung der zugehörigen Molekularströmungen, bei hohem Druck (kleine freie Weglänge) wird die Vorstellung der Diffusionsgleitung zugrunde gelegt. Der zweite der genannten Beiträge ist im allg. um so größer, je größer der Massenunterschied der Komponenten ist. Wenn an den Enden der Kapillare abgeschlossene Vorratsbehälter mit anfänglich verschiedener Gaszusammensetzung aber gleichem Druck angebracht sind, so baut sich daher während der Diffusion ein Druckunterschied auf, der wieder abklingt in dem Maß, wie sich die Zusammensetzung ausgleicht. Der zeitliche Verlauf dieses Druckunterschieds wird berechnet und experimentell untersucht an den Gaspaaren N2/H2, CO2/N2, O2/N2, N2/C2H4 und A/CO2. Im letzten Fall ist das Vorzeichen der Druckdifferenz bei kleiner freier Weglänge umgekehrt wie bei großer. Dies war auf Grund früherer Erfahrungen an der Bewegung von Öltröpfchen in diffundierenden Gasen zu erwarten.

Schwebstoffteilchen erfahren in einem diffundierenden Gasgemisch eine Kraft, die sie im allgemeinen in Richtung des Diffusionsstromes der schweren Moleküle bewegt. Die daraus resultierende Geschwindigkeit wurde an Teilchen von verschiedenem Radius in einem Netz-Schwebekondensator und in verschiedenen binären Gasgemischen gemessen in Abhängigkeit vom Druck und vom Mischungsverhältnis. Das Verhalten von Teilchen, welche klein gegen die freie Weglänge des Gases sind, konnte durch eine Formel von WALDMANN (1959) erklärt werden, wonach die Teilchengeschwindigkeit der Differenz der Wurzeln aus den Molekularmassen der Gase, dem Diffusionskoeffizienten und dem Gradienten des Molenbruches proportional ist. Teilchen, die groß gegen die freie Weglänge sind, wurden ebenfalls untersucht. Ihre Bewegung kommt durch Diffusionsgleitung zustande. Die Experimente lassen sich recht gut durch eine halbempirische Formel beschreiben, in die die Massen und die Durchmesser der Gasmoleküle eingehen; eine quantitative theoretische Deutung steht in diesem Fall noch aus.