Was ist der gemeine freie Weg?

Ein mittlerer freier Weg ist die durchschnittliche Länge, die ein Teilchen in einer Umgebung wandern kann, bevor sie kollidieren, von einem anderen Teilchen absorbiert oder reagiert.Der Begriff wird häufig verwendet, um das Verhalten von Gasen zu diskutieren, aber auch in den Feldern von Schall und Licht angewendet.Man könnte den mittleren freien Weg eines Spielers in einem Fußballspiel berechnen.Auf relativNehmen Sie das gesamte Volumen eines Behälters ein.Das Volumen eines Gases ist das Volumen des Behälters.Gase werden leicht komprimiert, erweitert und gemischt.Gase sind aufgrund ihrer geringen Konzentration von Materie pro Volumeneinheit oft unsichtbar oder, anders angegeben, der lange mittlere freie Weg ihrer Moleküle.

In der Chemie sind Berechnungen des mittleren freien Weges für das Untersuchung des Gasreaktionsverhaltens nützlich.Der Wert des Pfades ist notwendigerweise das Ergebnis von Modellen, da es keine Möglichkeit gibt, ein Molekül zu messen oder zu verfolgen.Wissenschaftler untersuchen beobachtbare Parameter wie Volumen, Temperatur und Druck sowie die Größe der Moleküle im Gas und die Gaskonzentration, um das Verhalten des Gasmoleküls zu modellieren und berechnete Werte abzuleiten.

Die Luftmoleküle unter Standardbedingungen von 1 Atmosphäre (14,7 Pfund pro Quadratzoll), 0de;hat einen berechneten mittleren freien Pfad von 93 nm (3,6 x 10-6 Zoll).Die durchschnittliche molekulare Trennung wird bei 3,3 nm (1,3 x 10-7 Zoll) berechnet.Wenn Fußballspieler so flink wie Atome wären, wäre ihr mittlerer freier Weg etwa 244 Meter (basierend auf einem amerikanischen Fußballfeld).Natürlich sind Fußballspieler nicht gleichmäßig über das Feld verteilt, ebenso wie Gasmoleküle innerhalb eines Gehäuses.

In Schallstudien bezieht sich der mittlere freie Pfad auf den durchschnittlichen Abstand, den ein Schallschallstrahl bewegt, bevor er ein Hindernis widerspiegelt.Diese Berechnung ist wichtig für die Akustik und hängt vom Volumen eines Raums und der Gesamtfläche der Wände, Decken und Boden des Raums ab.Akustische Studien sind zwar kompliziert, sind zwar kompliziert, aber quantifizierbar, da die Geschwindigkeit von Schallwellen unter einer Vielzahl von Bedingungen genau gemessen werden kann.

Untersuchungen der Lichtstreuung durch Gase oder Flüssigkeiten verwenden Streuung mittlerer freier Pfadberechnungen.Diese sind definiert als die durchschnittliche Entfernung, die durch ein Photon zurückgelegt wird, bevor ein Streuereignis aufgrund von Kollision oder Absorption des Photons auftritt.Die Berechnungen können verwendet werden, um Dinge wie Wassertrübung und Konzentrationen verschiedener Lösungen zu bestimmen.Teetrinker beobachten den freien Mittelweg für den Streuungsweg, um festzustellen, ob ihr Tee ausreichend gebraut hat.