Nøgleforskel – middel fri vej vs pres
Mean free path er den gennemsnitlige afstand tilbagelagt af et bevægeligt molekyle, mens det kolliderer med andre molekyler. Derfor måles det ved måleenheder for længde. Den gennemsnitlige frie vej bestemmes ved hjælp af gennemsnitshastigheden af et molekyle, og kollisionsfrekvensen, da det er vanskeligt at bestemme den gennemsnitlige frie vej ved hjælp af afstandene. Tryk er et videnskabeligt begreb, der ofte bruges. Det er den vinkelrette kraft, der påføres en enheds overfladeareal. Den vigtigste forskel mellem middel fri vej og tryk er, at den gennemsnitlige frie vej måles som en afstand i meter, mens trykket måles af SI-enheden Pascals (Pa).
Hvad er Mean Free Path?
Den gennemsnitlige frie vej er den gennemsnitlige afstand tilbagelagt af en partikel i bevægelse (et atom, molekyle eller ion) mellem kollisioner (på hinanden følgende sammenstød). Disse kollisioner ændrer retningen eller energien af bevægelige partikler. Dette udtryk kaldes middel fri vej, fordi det beregnes som en gennemsnitsværdi. Den gennemsnitlige frie vej kan estimeres ved hjælp af kinetisk teori. Den kinetiske teori siger, at gasmolekyler er i konstant tilfældig bevægelse med hyppige kollisioner med hinanden. Den gennemsnitlige frie vej er angivet med symbolet "λ". Lad os overveje et eksempel for at forstå, hvad den gennemsnitlige gratis vej er.
Figur 1: Bevægelse af et gasmolekyle med kollisioner mellem gasmolekylet og beholderens væg.
gennemsnitlig gratis stiberegning
Den gennemsnitlige frie vej for gasmolekylet i ovenstående billede er angivet som nedenfor.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Denne type beregning er imidlertid ikke mulig, fordi afstandene mellem hver kollision ikke let kan bestemmes. Derfor beregnes den gennemsnitlige frie vej som følger.
λ={c} / Z
Her er {c} gennemsnitshastigheden af et gasmolekyle, og Z er kollisionsfrekvensen. Kollisionsfrekvensen er den hastighed, hvormed to molekyler kolliderer med hinanden. Derfor er det lig med 1/t (t er den gennemsnitlige tid mellem kollisioner). Derefter kan ovenstående ligning omarrangeres som følger.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Hvad er pres?
Tryk er et videnskabeligt udtryk, der bruges til at navngive den kraft, der påføres vinkelret på en enhedsoverfladeareal. Når en væske betragtes, er trykket spændingen på et punkt i en væske. SI-enheden til at måle trykket er Pascal (Pa). Trykket er angivet med symbolet "P". Der er dog nogle flere almindelige enheder, der bruges til at måle trykket. Eksempel: N/m2 (Newton pr. kvadratmeter), psi (pund-kraften pr. kvadrattomme), atm (atmosfære), 1/760 af atm er navngivet som én torr.
Figur 2: Tryk er den vinkelrette kraft påført på en overflade divideret med overfladearealet, som kraften udøves på.
Ligning til beregning af tryk
Trykket kan beregnes ved hjælp af følgende ligning:
P=– (F/A)
Hvor p er trykket, F er størrelsen af den kraft, der anvendes på et område af A. Der er flere typer tryk.
- Væsketryk – trykkraften på et punkt i en væske.
- Eksplosionstryk – trykket som følge af antændelse af eksplosive gasser.
- Negativt tryk – der er visse forhold, hvor trykket bliver negativt. Eks.: når de intermolekylære kræfter mellem væskemolekyler overstiger de frastødende kræfter (som skabes på grund af termisk bevægelse).
- Tryk af en ideel gas – trykket af en ideel gas beregnes ved hjælp af P=nRT/V (hvor P er trykket, n er mængden af stof, R er den universelle gaskonstant, V er den volumen og T er gassens temperatur).
- Damptryk – damptrykket, der er i kontakt med dens væskefase i et lukket termodynamisk system.
Hvad er forskellen mellem middel fri vej og tryk?
Mean Free Path vs Pressure |
|
| Middelfri vej er den gennemsnitlige afstand tilbagelagt af en partikel i bevægelse (et atom, molekyle eller ion) mellem kollisioner (på hinanden følgende påvirkninger). | Tryk er et videnskabeligt udtryk, der bruges til at navngive den kraft, der påføres vinkelret på en enhedsoverfladeareal. |
| Måleenhed | |
| Middelfri vej måles som en afstand i meter (bruges ofte som mikrometer – μm). | Tryk måles med SI-enheden Pascals (Pa). |
| Theory | |
| Gennemsnitlig fri vej er afstanden tilbagelagt af en partikel i bevægelse. | Tryk er den kraft, der påføres et enhedsareal (vinkelret). |
Opsummering – Gennemsnitlig fri vej vs. pres
Middelfri vej er gennemsnittet af afstande tilbagelagt af et molekyle mellem kollisioner under bevægelse. Tryk er den kraft, der påføres en enheds overfladeareal i en vinkelret retning. Den vigtigste forskel mellem middel fri vej og tryk er, at middel fri vej måles som en afstand i meter, hvorimod tryk måles af SI-enheden Pascals (Pa).
