เส้นผ่านศูนย์กลางจลน์เป็นการวัดที่ใช้กับอะตอมและโมเลกุลซึ่งแสดงถึงโอกาสที่โมเลกุลในแก๊สจะชนกับโมเลกุลอื่น เป็นตัวบ่งชี้ขนาดของโมเลกุลที่เป็นเป้าหมาย เส้นผ่านศูนย์กลางจลน์ไม่เหมือนกับเส้นผ่านศูนย์กลางอะตอมที่กำหนดตามขนาดของเปลือกอิเล็กตรอน ของอะตอม ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กกว่ามาก ขึ้นอยู่กับคำจำกัดความที่ใช้ แต่เป็นขนาดของทรงกลมแห่งอิทธิพลที่สามารถนำไปสู่เหตุการณ์การกระเจิง ได้ ^{[ 1 ]}

เส้นผ่านศูนย์กลางจลน์สัมพันธ์กับระยะทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลในแก๊ส ระยะทางอิสระเฉลี่ยคือระยะทางเฉลี่ยที่อนุภาคจะเคลื่อนที่โดยไม่ชนกัน สำหรับอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็ว (นั่นคือ อนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วกว่าอนุภาคที่มันเคลื่อนที่ผ่านมาก) เส้นผ่านศูนย์กลางจลน์จะกำหนดโดย^{[ 2 ]}

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

ที่ไหน,

dคือเส้นผ่านศูนย์กลางจลน์

rคือรัศมีจลน์ r = d/2

lคือระยะทางอิสระเฉลี่ย และ

nคือความหนาแน่นเชิงจำนวนของอนุภาค

อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ทั่วไปมากกว่าคืออนุภาคที่ชนกันที่กำลังพิจารณาอยู่นั้นไม่สามารถแยกแยะได้จากประชากรของอนุภาคโดยทั่วไป ในกรณีนี้จะต้องพิจารณาการกระจายพลังงานของ Maxwell–Boltzmann ซึ่งนำไปสู่การแสดงออกที่แก้ไขแล้ว ^{[ 3 ]}

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

ตารางต่อไปนี้แสดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางจลน์ของโมเลกุลทั่วไปบางชนิด;

การชนกันระหว่างอนุภาคสองชนิดที่แตกต่างกันเกิดขึ้นเมื่อลำแสงของอนุภาคความเร็วสูงถูกยิงเข้าไปในแก๊สที่ประกอบด้วยอนุภาคอีกชนิดหนึ่ง หรือเมื่อโมเลกุลสองชนิดที่แตกต่างกันชนกันโดยบังเอิญในส่วนผสมของแก๊ส ในกรณีเช่นนี้ สูตรข้างต้นสำหรับพื้นที่หน้าตัดการกระเจิงจะต้องได้รับการปรับเปลี่ยน

พื้นที่หน้าตัดการกระเจิง (σ) ในการชนกันระหว่างอนุภาคหรือโมเลกุลสองชนิดที่แตกต่างกันนั้น ถูกกำหนดโดยผลรวมของเส้นผ่านศูนย์กลางจลน์ของอนุภาคทั้งสอง

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

ที่ไหน.

r ₁และr ₂คือครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางจลน์ (หรือรัศมีจลน์) ของอนุภาคทั้งสอง ตามลำดับ

เรากำหนดปริมาณเข้มข้นสัมประสิทธิ์การกระเจิง α ว่าเป็นผลคูณของความหนาแน่นเชิงจำนวนของก๊าซและพื้นที่หน้าตัดการกระเจิง

${\displaystyle \alpha \equiv n\sigma }$

ระยะทางเฉลี่ยที่อนุภาคเคลื่อนที่ได้ (mean free path) คือค่าผกผันของสัมประสิทธิ์การกระเจิง

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

สำหรับอนุภาคที่คล้ายกันr ₁ = r ₂และ

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

เช่นเดียวกับก่อนหน้านี้^{[ 7 ]}

• เบร็ค, โดนัลด์ ดับเบิลยู., "ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์: โครงสร้าง เคมี และการใช้งาน", นิวยอร์ก: ไวลีย์, 1974 ISBN 0471099856.
• Freude, D., ฟิสิกส์โมเลกุล , บทที่ 2 , ฉบับร่างที่ยังไม่ได้ตีพิมพ์ พ.ศ. 2547 สืบค้นและจัดเก็บเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม พ.ศ. 2558
• อิสมาอิล, อาหมัด เฟาซี; คุลเบ, ไคลาช; มัตสึอุระ, ทาเคชิ, เยื่อแยกก๊าซ: โพลีเมอร์และอนินทรีย์ , สปริงเกอร์, 2015 ISBN 3319010956.
• Joos, Georg; Freeman, Ira Maximilian, ฟิสิกส์เชิงทฤษฎี , Courier Corporation, 1958 ISBN 0486652270.
• Li, Jian-Min; Talu, Orhan, "ผลกระทบของความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างต่อการดูดซับหลายองค์ประกอบ: ส่วนผสมของเบนซีนและพี-ไซลีนบนซิลิกาไลต์" ใน Suzuki, Motoyuki (บรรณาธิการ), พื้นฐานของการดูดซับ , หน้า 373-380, Elsevier, 1993 ISBN 0080887724.
• Matteucci, Scott; Yampolskii, Yuri; Freeman, Benny D.; Pinnau, Ingo, "การขนส่งก๊าซและไอระเหยในพอลิเมอร์แบบแก้วและแบบยาง" ใน Yampolskii, Yuri; Freeman, Benny D.; Pinnau, Ingo, วิทยาศาสตร์วัสดุของเยื่อสำหรับการแยกก๊าซและไอระเหย , หน้า 1-47, John Wiley & Sons, 2006 ISBN 0470029048.