Hva er den gjennomsnittlige frie banen?

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

Gasser er en tilstand eller tilstand av materie der molekylene er så løst tiltrukket av hverandre at de er frittflytende og vil okkupere hele volumet av en beholder. Volumet av en gass er volumet på beholderen. Gasser komprimeres, utvides og blandes. Gasser er ofte usynlige på grunn av deres lave konsentrasjon av materie per volumenhet, eller, angitt annerledes, den lange gjennomsnittlige frie banen for molekylene deres.

I kjemi er beregninger av den gjennomsnittlige frie banen nyttige for å studere gassreaksjon værehavior. Verdien av banen er, av nødvendighet, resultatet av modeller, ettersom det ikke er noen måte å måle eller spore noe molekyl. Forskere ser på observerbare parametere som volum, temperatur og trykk samt størrelsen på molekylene i gassen og gasskonsentrasjonen for å modellere gassmolekylatferd og utlede beregnede verdier.

Molekylene med luft, ved standardbetingelser av 1 atmosfære (14,7 pund per kvadrat tomme), 0deg; C (32 ° F), og en angitt molekylær diameter på 0,3 nanometer, nm, (1,2 x 10-8 tommer). Den gjennomsnittlige molekylære separasjonen beregnes til 3,3 nm (1,3 x10-7 tommer). Hvis fotballspillere var like kvikke som atomer, ville deres gjennomsnittlige frie bane være omtrent 800 fot (244 meter), basert på en amerikansk fotballbane. Fotballspillere er selvfølgelig ikke jevnt spredt om feltet som gassmolekyler wIthin en kabinett.

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

Studier av lysspredning gjennom gasser eller væsker bruker spredning av gjennomsnittlige frie banerberegninger. Disse er definert som den gjennomsnittlige avstanden som ble reist av et foton før en spredningshendelse oppstår på grunn av kollisjon eller absorpsjon av fotonet. Beregningene kan brukes til å bestemme slike ting som vann turbiditet og konsentrasjoner av forskjellige løsninger. Teedrikkere observerer spredningsfri middelvei for å avgjøre om deres te har brygget tilstrekkelig.