Étude du transport des gaz à travers les milieux poreux

Abstract
A rigorous transport theory for a mixture of gases diffusing through a bed of spheres when the temperature is uniform is first derived. The Boltzmann equation is solved, putting boundary conditions in the solution. The various transport phenomena in porous media are then easily explained in a consistent way. It is found that the structure of the porous medium has a large influence on the Knudsen diffusion coefficient, on the separation effect for isotopic mixtures, and on the self-diffusion ; in this latter case the condition for existence of a singularity at zero pressure is explicitly obtained. Another significant feature of the result is a molecular interaction effect which appears in the expression of the flux ratio ; this explains the separation effect for isobaric mixtures, and the experimental deviations to the usual laws observed for the pressure effect in interdiffusion and for the motion of spheres in nonhomogeneous gases. An experimental investigation was also performed and gave results in agreement with theory.

Résumé
On développe d'abord une théorie rigoureuse du transport d'un mélange de gaz diffusant à travers un lit de sphères, quand la température est uniforme. On intègre l'équation de Boltzmann en introduisant des conditions aux limites dans la solution. L'explication des divers phénomènes de transport dans les milieux poreux devient alors facile et cohérente. On trouve que la structure du milieu poreux a une grande influence sur le coefficient de diffusion de Knudsen, sur la séparation des mélanges isotopiques, et sur la self-diffusion; dans ce dernier cas on obtient explicitement la condition de l'existence d'une singularité à pression nulle. Un autre résultat important mis en évidence est un effet d'interaction moléculaire qui apparaît dans le rapport des flux ; cela explique la séparation des mélanges isobariques, et les écarts, aux lois habituellement admises, des résultats expérimentaux sur l'effet de pression dans l'interdiffusion et sur le mouvement des sphères dans les gaz inhomogènes. On a également procédé à une étude expérimentale, qui a confirmé la théorie.