El flujo molecular libre describe la dinámica de fluidos del gas donde el camino libre medio de las moléculas es mayor que el tamaño de la cámara o del objeto bajo prueba. Para tubos/objetos de un tamaño de varios cm, esto significa presiones muy por debajo de 10 −3 mbar . A esto también se le llama régimen de alto vacío , o incluso ultraalto vacío . Esto se opone al flujo viscoso que se encuentra a presiones más altas. [1] La presencia de flujo molecular libre se puede calcular, al menos en estimación, con el número de Knudsen (Kn). Si Kn > 10, el sistema está en flujo molecular libre, [2] también conocido como flujo de Knudsen. [3]
En el flujo molecular libre, la presión del gas restante puede considerarse efectivamente cero. Por tanto, los puntos de ebullición no dependen de la presión residual. Se puede considerar que el flujo son partículas individuales que se mueven en línea recta. En la práctica, el "vapor" no puede moverse en las curvas ni en otros espacios detrás de obstáculos, ya que simplemente golpea la pared del tubo. Esto implica que no se pueden utilizar bombas convencionales, ya que dependen de un flujo viscoso y de la presión del fluido. En su lugar, se utilizan bombas de sorción especiales , bombas de iones y bombas de transferencia de impulso, es decir, bombas turbomoleculares .
El flujo molecular libre se produce en diversos procesos como la destilación molecular , equipos de vacío ultraalto como los aceleradores de partículas y, naturalmente, en el espacio exterior .
La definición de flujo molecular libre depende de la escala de distancias considerada. Por ejemplo, en el medio interplanetario , el plasma se encuentra en régimen de flujo molecular libre en escalas inferiores a 1 AU; por lo tanto, los planetas y las lunas están efectivamente bajo bombardeo de partículas. Sin embargo, a escalas mayores se observa un comportamiento similar al de un fluido, porque la probabilidad de colisiones entre partículas se vuelve significativa.