Różnica między średnią swobodną ścieżką a ciśnieniem

Kluczowa różnica - średnia wolna ścieżka vs ciśnienie
 

Średnia wolna ścieżka to średni dystans przebyty przez poruszającą się cząsteczkę podczas zderzenia z innymi cząsteczkami. W związku z tym mierzy się ją za pomocą jednostek miary długości. Średnią swobodną ścieżkę określa się przy użyciu średniej prędkości cząsteczki, a częstotliwość zderzeń, ponieważ określenie średniej swobodnej ścieżki przy użyciu odległości jest trudne. Presja jest często używanym terminem naukowym. Jest to siła prostopadła przyłożona do powierzchni jednostki. Kluczowa różnica między średnią wolną ścieżką a ciśnieniem jest taka średnia wolna ścieżka to mierzone jako odległość w metrach, podczas gdy ciśnienie jest mierzone przez jednostkę SI Pascals (Pa).

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest średnia wolna ścieżka
3. Co to jest ciśnienie
4. Porównanie obok siebie - średnia swobodna ścieżka vs ciśnienie w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie

Czym jest Mean Free Path?

Średnia wolna ścieżka to średni dystans pokonany przez poruszającą się cząsteczkę (atom, cząsteczkę lub jon) między zderzeniami (kolejne uderzenia). Zderzenia te modyfikują kierunek lub energię poruszających się cząstek. Termin ten nazywa się średnią wolną ścieżką, ponieważ jest obliczany jako wartość średnia. Średnią swobodną ścieżkę można oszacować za pomocą teorii kinetycznej. Teoria kinetyczna stwierdza, że ​​cząsteczki gazu poruszają się w sposób przypadkowy i często zderzają się ze sobą. Średnia wolna ścieżka jest oznaczona symbolem „λ”. Rozważmy przykład, aby zrozumieć, co oznacza wolna ścieżka.

Ryc. 1: Ruch cząsteczki gazu z kolizjami między cząsteczką gazu a ścianą pojemnika.

Obliczanie średniej swobodnej ścieżki

Średnią swobodną ścieżkę cząsteczki gazu na powyższym obrazku podano poniżej.

λ = (D1 + D2 + D3 + D4) / 4

Jednak tego rodzaju obliczenia nie są możliwe, ponieważ odległości między każdą kolizją nie można łatwo ustalić. Zatem średnią swobodną ścieżkę oblicza się w następujący sposób.

λ = c / Z

Tutaj c to średnia prędkość cząsteczki gazu, a Z to częstotliwość kolizji. Częstotliwość zderzeń to szybkość zderzenia dwóch cząsteczek. Dlatego jest równy 1 / t (t to średni czas między zderzeniami). Następnie powyższe równanie można zmienić w następujący sposób.

λ = c / (1 / t)

λ = c t

Co to jest ciśnienie?

Ciśnienie to termin naukowy używany do określenia siły przyłożonej prostopadle do pola powierzchni jednostki. Gdy rozważany jest płyn, ciśnienie jest naprężeniem w punkcie w płynie. Jednostką miary ciśnienia SI jest Pascal (Pa). Ciśnienie jest oznaczone symbolem „P”. Istnieje jednak kilka popularnych jednostek używanych do pomiaru ciśnienia. Np .: N / m²⁾ (Niuton na metr kwadratowy), psi (siła funta na cal kwadratowy), atm (atmosfera), 1/760 atm jest nazywany jednym tororem.

Ryc. 2: Nacisk to siła prostopadła przyłożona do powierzchni podzielona przez pole powierzchni, na które wywierana jest siła.

Równanie do obliczania ciśnienia

Ciśnienie można obliczyć za pomocą następującego równania:

P = - (F / A)

Gdzie p jest ciśnieniem, F jest wielkością siły przykładanej na obszar A. Istnieje kilka rodzajów ciśnienia.

1. Ciśnienie płynu - siła ściskająca w punkcie w płynie.
2. Ciśnienie eksplozji - ciśnienie powstałe w wyniku zapłonu gazów wybuchowych.
3. Negatywny nacisk - w pewnych warunkach ciśnienie staje się ujemne. Np .: gdy siły międzycząsteczkowe między cząsteczkami płynu przekraczają siły odpychające (powstające w wyniku ruchu termicznego).
4. Ciśnienie gazu idealnego - ciśnienie gazu doskonałego oblicza się za pomocą P = nRT / V (w którym P to ciśnienie, n to ilość substancji, R to uniwersalna stała gazu, V to objętość, a T to temperatura gazu).
5. Ciśnienie pary - ciśnienie pary, która ma kontakt z fazą ciekłą w zamkniętym układzie termodynamicznym.

Jaka jest różnica między średnią swobodną ścieżką a ciśnieniem?

Średnia wolna ścieżka vs ciśnienie
Średnia wolna ścieżka to średnia odległość pokonana przez poruszającą się cząsteczkę (atom, cząsteczkę lub jon) między zderzeniami (kolejne uderzenia).	Ciśnienie to termin naukowy używany do określenia siły przyłożonej prostopadle do pola powierzchni jednostki.
Jednostka miary
Średnia wolna ścieżka jest mierzona jako odległość w metrach (często używana jako mikrometry - μm).	Ciśnienie jest mierzone przez jednostkę SI Pascals (Pa).
Teoria
Średnia wolna ścieżka to odległość pokonana przez poruszającą się cząsteczkę.	Nacisk to siła wywierana na jednostkę powierzchni (prostopadle).

Podsumowanie - średnia swobodna ścieżka vs ciśnienie

Średnia wolna ścieżka to średnia odległości przebytej przez cząsteczkę między zderzeniami podczas ruchu. Ciśnienie to siła przyłożona do powierzchni jednostki w kierunku prostopadłym. Kluczowa różnica między średnią swobodną ścieżką a ciśnieniem polega na tym, że średnia swobodna ścieżka jest mierzona jako odległość w metrach, podczas gdy ciśnienie jest mierzone przez jednostkę SI Pascals (Pa).

Odniesienie:

1. „Mean Free Path”. Chemia LibreTexts, Libretexts, 21 lipca 2016 r., Dostępne tutaj.
2. „Średnia wolna ścieżka”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28 lutego 2018 r., Dostępna tutaj.
3. „Mean Free Path”. Mean Free Path, Molecular Collisions, dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Obszar siły nacisku” Autor: Klaus-Dieter Keller - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia