Hva er den gjennomsnittlige gratis banen?

En gjennomsnittlig fri bane er den gjennomsnittlige lengden en partikkel kan bevege seg i et miljø før de kolliderer, blir absorbert av eller reagerer med en annen partikkel. Begrepet brukes ofte for å diskutere atferden til gasser, men har også blitt brukt i feltene lyd og lys. Man kunne beregne den gjennomsnittlige gratis banen til en spiller i en fotballkamp. På relativ basis reiser et oksygenmolekyl mye lenger i luften før det kolliderer enn fotballspilleren.

Gasser er en tilstand eller tilstand av materie der molekylene tiltrekkes så løst av hverandre at de er frittflytende og vil oppta hele beholdervolumet. Volumet av en gass er volumet av beholderen. Gasser komprimeres, utvides og blandes lett. Gasser er ofte usynlige på grunn av deres lave konsentrasjon av materiale per volumenhet, eller, anført annerledes, den lange gjennomsnittlige frie vei for deres molekyler.

I kjemi er beregninger av den gjennomsnittlige frie banen nyttige for å studere gassreaksjonsatferd. Verdien av banen er nødvendigvis resultatet av modeller, da det ikke er noen måte å måle eller spore noe molekyl på. Forskere ser på observerbare parametere som volum, temperatur og trykk, så vel som størrelsen på molekylene i gassen og gasskonsentrasjonen for å modellere gassmolekylets oppførsel og utlede beregnede verdier.

Luftmolekylene, ved standardbetingelser på en atmosfære (14,7 pund per kvadrat tomme), 0 ° C (32 ° F), og en oppgitt molekylær diameter på 0,3 nanometer, nm, (1,2 x 10-8 tommer), har en beregnet gjennomsnittlig fri bane på 93 nm (3,6 x 10-6 tommer). Den gjennomsnittlige molekylære separasjonen er beregnet til 3,3 nm (1,3 x 10-7 inches). Hvis fotballspillere var så kvikke som atomer, ville deres gjennomsnittlige gratis bane være rundt 244 meter, basert på en amerikansk fotballbane. Selvfølgelig er fotballspillere ikke jevnt spredt rundt feltet, og det samme er gassmolekyler i en innhegning.

I lydstudier refererer gjennomsnittlig fri bane til den gjennomsnittlige avstanden en lydstråle reiser før den reflekteres fra et hinder. Denne beregningen er viktig i akustikk og avhenger av volumet til et rom og det totale overflatearealet til rommets vegger, tak og gulv. Mens kompliserte akustiske studier er kvantifiserbare, siden hastigheten på lydbølger kan måles nøyaktig under en rekke forhold.

Studier av lysspredning gjennom gasser eller væsker bruker spredning gjennomsnittlig beregning av fri vei. Disse er definert som den gjennomsnittlige avstanden som er tilbakelagt av et foton før en spredningshendelse oppstår på grunn av kollisjon eller absorpsjon av fotonet. Beregningene kan brukes til å bestemme slike ting som vanngrumhet og konsentrasjoner av forskjellige løsninger. Tedrikkere observerer spredningsfri middelvei for å avgjøre om teen deres har brygget tilstrekkelig.