Jaká je průměrná volná cesta?

Průměrná volná cesta je průměrná délka, kterou může částice cestovat v prostředí, než se sráží, absorbuje nebo reaguje s jinou částicí. Tento termín se často používá k diskusi o chování plynů, ale také byl aplikován v polích zvuku a světla. Dalo by se vypočítat průměrnou volnou cestu hráče ve fotbalové hře. Na relativním základě molekula kyslíku cestuje mnohem dále ve vzduchu, než se srazí, než fotbalista. Objem plynu je objem nádoby. Plyny jsou snadno stlačeny, rozšířeny a smíšené. Plyny jsou často neviditelné kvůli jejich nízké koncentraci hmoty na jednotkový objem, nebo, odlišně, dlouhou průměrnou volnou cestu jejich molekul.zvětšení. Hodnota cesty je nutně výsledkem modelů, protože neexistuje způsob, jak měřit nebo sledovat jednu molekulu. Vědci se dívají na pozorovatelné parametry, jako je objem, teplota a tlak, jakož i velikost molekul v plynu a koncentrace plynu, aby modelovali chování molekuly plynu a odvodili vypočítané hodnoty.

Molekuly vzduchu, za standardních podmínek 1 atmosféry (14,7 liber na čtvereční palec), 0deg; C (32 ° F) a uvedený molekulární průměr 0,3 nanometrů, nm, (1,2 x 10-8 palce), vypočítává průměrná volná cesta 93 nm (3,6 x 10 až 6 palců). Průměrná molekulární separace se počítá při 3,3 nm (1,3 x10-7 palce). Kdyby byli fotbalisté stejně hbití jako atomy, jejich průměrná volná cesta by byla asi 800 stop (244 metrů), založená na americkém fotbalovém hřišti. Samozřejmě, že fotbalisté nejsou o poli rovnoměrně rozptýleni, stejně jako molekuly plynu within ohrada.

Ve zvukových studiích se průměrná volná cesta týká průměrné vzdálenosti, který paprsek zvuku cestuje, než se odrazí z překážky. Tento výpočet je důležitý v akustice a závisí na objemu místnosti a celkové povrchové ploše stěn, stropu a podlahy místnosti. Akustické studie, i když jsou komplikované, jsou kvantifikovatelné, protože rychlost zvukových vln lze přesně měřit za různých podmínek.

Studie rozptylu světla plyny nebo kapalinami používají rozptyl průměrný výpočty volné cesty. Ty jsou definovány jako průměrná vzdálenost ujetá fotonem před rozptylovou událostí v důsledku kolize nebo absorpce fotonu. Výpočty lze použít k určení takových věcí, jako je zákal vody a koncentrace různých roztoků. Pijáci čaje pozorují průměrnou cestu bez rozptylu, aby určili, zda se jejich čaj dostatečně vařil.