Genauere Messung von Gas-Molekülen

Der Durchmesser von Gasmolekülen ist für zahlreiche wissenschaftliche und technische Disziplinen eine wichtige Größe. Es existieren bereits verschiedene Messmethoden, deren Ergebnisse in bestimmten Fällen aber weit auseinander liegen. Dieses gilt insbesondere für Gasmoleküle, die sich in einer Umgebung befinden, in der der Druck niedriger ist als der normale Umgebungsdruck, wie es im Vakuum der Fall ist. Wissenschaftler der Universität Bremen haben nun ein Modell entwickelt, mit dem der Durchmesser von Molekülen bestimmt werden kann, die sich darüber hinaus in einem Übergangsbereich zwischen einer Kontinuums-Strömung und einer freien molekularen Strömung befinden. In einer Kontinuums- oder auch viskosen Strömung verhalten sich Gasmoleküle annähernd gleich, während sie in einer freien molekularen Strömung so großen Abstand zueinander haben, dass quasi keine Wechselwirkungen entstehen und in mathematischen Beschreibungen der Strömung jedes Molekül einzeln betrachtet werden muss.

Warum ist der Durchmesser eines Gasmoleküls so interessant?

Die Größe eines Moleküls hat einen starken Einfluss auf dessen Mobilität und ist damit eine zentrale Eigenschaft bei vielen natürlichen Prozessen und technischen Anwendungen. Sie beeinflusst den Ablauf chemischer Reaktionen und bestimmt den Luftwiderstand, der auf Windturbinen wirkt. Auch bei der Frage, wie schnell die Lunge Sauerstoff aufnehmen kann oder Gase durch Membranen diffundieren, nimmt die molekulare Größe eine Schlüsselrolle ein.

Link zum Paper: www.nature.com/articles/s41598-022-05871-y

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