Un gas con una densidad tan baja que las colisiones moleculares son poco frecuentes, invalidando las suposiciones de continuo.Un gas enrarecido es un gas con una densidad tan baja que la distancia promedio entre moléculas es grande en comparación con la escala típica del sistema, lo que hace que las colisiones moleculares sean poco frecuentes. En este régimen, la suposición de continuo de la dinámica de fluidos—que trata al gas como un medio suave y continuo—se desmorona. En cambio, el gas se comporta como una colección de partículas individuales, y fenómenos como el flujo de deslizamiento, la transpiración térmica y las distribuciones de velocidad fuera del equilibrio se vuelven importantes.
El parámetro clave es el número de Knudsen, la relación entre el camino libre medio molecular y una escala de longitud característica. Cuando este número es alto, las moléculas viajan balísticamente entre superficies, y sus interacciones están dominadas por colisiones con los límites más que entre sí. Esto requiere teoría cinética o métodos de simulación directa de Monte Carlo para modelar con precisión, en lugar de las ecuaciones de Navier-Stokes.
La dinámica de gases enrarecidos es esencial para diseñar sistemas de vacío, dispositivos microelectromecánicos (MEMS), aeronaves de gran altitud y reentrada de naves espaciales, y para comprender las atmósferas planetarias a grandes altitudes.
En un gas enrarecido, la temperatura puede ser diferente en distintas direcciones, un concepto conocido como 'no equilibrio térmico', que es imposible en un gas denso.
