Hvad er den gennemsnitlige gratis sti?
En gennemsnitlig fri bane er den gennemsnitlige længde, som en partikel kan bevæge sig i et miljø, før de kolliderer, absorberes af eller reagerer med en anden partikel. Udtrykket bruges ofte til at diskutere gassers opførsel, men er også blevet anvendt inden for områderne lyd og lys. Man kunne beregne den gennemsnitlige gratis sti for en spiller i en fodboldkamp. På relativ basis bevæger sig et iltmolekyle meget længere i luften, før det kolliderer, end fodboldspilleren gør.
Gasser er en tilstand eller tilstand af stof, hvor molekylerne tiltrækkes så løst af hinanden, at de er fritflydende og vil optage hele beholderens volumen. Volumenet af en gas er volumen af beholderen. Gasser komprimeres, udvides og blandes let. Gasser er ofte usynlige på grund af deres lave koncentration af stof pr. Volumenhed, eller, anført anderledes, deres lange gennemsnitlige fri vej for deres molekyler.
I kemi er beregninger af den gennemsnitlige frie vej nyttige til undersøgelse af gasreaktionsadfærd. Stienes værdi er nødvendigvis resultatet af modeller, da der ikke er nogen måde at måle eller spore noget molekyle på. Forskere ser på observerbare parametre som volumen, temperatur og tryk samt størrelsen på molekylerne i gassen og gasskoncentrationen for at modellere gasmolekylets opførsel og udlede beregnede værdier.
Luftmolekylerne ved standardbetingelser på 1 atmosfære (14,7 pund pr. Kvadrat tomme), 0 ° C (32 ° F) og en angivet molekylær diameter på 0,3 nanometer, nm, (1,2 x 10-8 inches), har en beregnet gennemsnitlig fri bane på 93 nm (3,6 x 10-6 inches). Den gennemsnitlige molekylære adskillelse beregnes til 3,3 nm (1,3 x 10-7 inches). Hvis fodboldspillere var så kvikke som atomer, ville deres gennemsnitlige fri sti være omkring 244 meter (24 meter), baseret på en amerikansk fodboldbane. Selvfølgelig er fodboldspillere ikke jævnt spredt om banen, ligesom gasmolekyler er inde i en indhegning.
I lydundersøgelser refererer gennemsnitlig fri sti til den gennemsnitlige afstand, som en lydstråle bevæger sig, før de reflekteres fra en hindring. Denne beregning er vigtig inden for akustik og afhænger af rumets volumen og det samlede overfladeareal på rumets vægge, loft og gulv. Mens de er komplicerede, er akustiske studier kvantificerbare, da lydbølgenes hastighed kan måles nøjagtigt under forskellige betingelser.
Undersøgelser af lysspredning gennem gasser eller væsker bruger gennemsnitlig beregning af fri vej. Disse er defineret som den gennemsnitlige afstand, som en foton har rejst, før en spredningshændelse opstår på grund af kollision eller absorption af fotonen. Beregningerne kan bruges til at bestemme ting som vandgrumlighed og koncentrationer af forskellige opløsninger. Tedrikkere observerer spredning af fri gennemsnitlig sti for at bestemme, om deres te er brygget tilstrækkeligt.