बहाव

Not to be confused with अभिषेचन.

For other uses, see बहाव (disambiguation).

बाईं ओर की छवि प्रवाह दिखाती है, जहां दाईं ओर की छवि आणविक प्रसार दिखाती है। गतिमान कणों के औसत मुक्त पथ से छोटे छिद्र के माध्यम से बहाव होता है, जबकि प्रसार एक उद्घाटन के माध्यम से होता है जिसमें कई कण एक साथ प्रवाहित हो सकते हैं।

भौतिकी और रसायन विज्ञान में, बहाव एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक गैस एक कंटेनर(पात्र) से अणुओं के औसत मुक्त पथ की तुलना में काफी छोटे व्यास के छेद के माध्यम से निकल जाती है। इस तरह के छेद को प्रायः पिनहोल के रूप में वर्णित किया जाता है और गैस का पलायन कंटेनर(पात्र) और बाहरी के बीच दबाव के अंतर के कारण होता है। इन शर्तों के तहत, अनिवार्य रूप से छेद पर पहुंचने वाले सभी अणु जारी रहते हैं और छेद से गुज़रते हैं, क्योंकि छेद के क्षेत्र में अणुओं के बीच टकराव नगण्य होते हैं। इसके विपरीत, जब व्यास गैस के औसत मुक्त पथ से बड़ा होता है, प्रवाह सैम्पसन प्रवाह कानून का पालन करता है।

चिकित्सा शब्दावली में, एक 'बहाव' एक शारीरिक स्थान में तरल पदार्थ के संचय को संदर्भित करता है। विशिष्ट उदाहरणों में सबड्यूरल हिमाटोमा, मास्टॉयड, पेरिकार्डियल एफ़्यूज़न और फुफ्फुस बहाव सम्मलित हैं।

व्युत्पत्ति

बहाव शब्द की उत्पत्ति लैटिन भाषा के शब्द इफुंडो से निकला है, जिसका अर्थ है बहा देना, उंडेलना, उकेरना, भव्य, बर्बाद करना।

निर्वात में बहाव

गतिज सिद्धांत के आधार पर एक समतुल्य कंटेनर(पात्र) से बाहरी निर्वात में प्रवाह की गणना की जा सकती है। एक कंटेनर(पात्र) की दीवार के साथ परमाणु या आणविक टकराव की संख्या प्रति यूनिट क्षेत्र प्रति यूनिट समय (टक्कर दर) द्वारा दी गई है:

$$J_{\text{impingement}}={\frac {P}{\sqrt {2\pi mk_{B}T}}}.$$

यह मानते हुए कि माध्य मुक्त पथ पिनहोल व्यास से बहुत अधिक है और गैस को एक आदर्श गैस के रूप में माना जा सकता है।

यदि एक छोटा सा क्षेत्र $A$ कंटेनर(पात्र) पर एक छोटा छेद बनने के लिए छिद्रित किया जाता है, प्रवाहकीय प्रवाह दर होगी

$${\begin{aligned}Q_{\text{effusion}}&=J_{\text{impingement}}\times A\\&={\frac {PA}{\sqrt {2\pi mk_{B}T}}}\\&={\frac {PAN_{A}}{\sqrt {2\pi MRT}}}\end{aligned}}$$

कहाँ $M$ दाढ़ जन है, $N_{A}$ अवोगाद्रो स्थिरांक है, और $R=N_{A}k_{B}$ गैस स्थिरांक है।

प्रवाहित कणों का औसत वेग है

$${\begin{aligned}{\overline {v_{x}}}&={\overline {v_{y}}}=0\\{\overline {v_{z}}}&={\sqrt {\frac {\pi k_{B}T}{2m}}}.\end{aligned}}$$

प्रवाहकीय प्रवाह दर के साथ संयुक्त, प्रणाली पर ही हटना/थ्रस्ट बल है

$$F=m{\overline {v_{z}}}{\times }Q_{\text{effusion}}={\frac {PA}{2}}.$$

एक उदाहरण निर्वात में उड़ने वाले एक छोटे से छेद वाले गुब्बारे पर प्रतिक्षेपित बल है।

प्रवाह दर के उपाय

गैसों के गतिज सिद्धांत के अनुसार किसी तापमान पर गैस की गतिज ऊर्जा $T$ है

${\frac {1}{2}}mv_{\rm {rms}}^{2}={\frac {3}{2}}k_{\rm {B}}T$

कहाँ $m$ एक अणु का द्रव्यमान है, $v_{\rm {rms}}$