Qual è il percorso libero medio?

Un percorso libero medio è la lunghezza media che una particella può viaggiare in un ambiente prima di scontrarsi, assorbire o reagire con un'altra particella.Il termine è spesso usato per discutere del comportamento dei gas, ma è stato anche applicato nei campi del suono e della luce.Si potrebbe calcolare il percorso libero medio di un giocatore in una partita di calcio.Su base relativa, una molecola di ossigeno viaggia molto più in aria prima di scontrarsi rispetto al giocatore di football.

I gas sono uno stato o una condizione di materia in cui le molecole sono così vagamente attratte l'una dall'altraOccupa l'intero volume di un contenitore.Il volume di un gas è il volume del contenitore.I gas sono facilmente compressi, ampliati e miscelati.I gas sono spesso invisibili a causa della loro bassa concentrazione di materia per unità di volume o, dichiarata in modo diverso, il lungo percorso libero medio delle loro molecole.

In chimica, i calcoli del percorso libero medio sono utili nello studio del comportamento di reazione del gas.Il valore del percorso è, di necessità, il risultato dei modelli, in quanto non c'è modo di misurare o tracciare nessuna molecola.Gli scienziati esaminano parametri osservabili come volume, temperatura e pressione, nonché le dimensioni delle molecole nel gas e la concentrazione di gas per modellare il comportamento delle molecole del gas e derivano valori calcolati.

Le molecole d'aria, in condizioni standard di 1 atmosfera (14,7 libbre per pollice quadrato), 0deg; c (32 deg; f) e un diametro molecolare dichiarato di 0,3 nanometri, nm, (1,2 x 10-8 pollici),ha un percorso libero medio calcolato di 93 nm (3,6 x 10-6 pollici).La separazione molecolare media viene calcolata a 3,3 nm (1,3 x10-7 pollici).Se i giocatori di calcio fossero agili come gli atomi, il loro percorso libero medio sarebbe di circa 800 piedi (244 metri), basato su un campo di calcio americano.Naturalmente, i giocatori di calcio non sono uniformemente dispersi sul campo, così come le molecole di gas all'interno di un recinto.

In studi sonori, il percorso libero medio si riferisce alla distanza media che un raggio di suoni viaggi prima di essere riflesso su un ostacolo.Questo calcolo è importante in acustica e dipende dal volume di una stanza e dalla superficie totale delle pareti, del soffitto e del pavimento della stanza.Gli studi acustici, sebbene complicati, sono quantificabili, poiché la velocità delle onde sonore può essere misurata accuratamente in una varietà di condizioni.

Studi di scattering della luce attraverso gas o liquidi usano calcoli del percorso libero medio.Questi sono definiti come la distanza media percorsa da un fotone prima che si verifichi un evento di scattering a causa della collisione o dell'assorbimento del fotone.I calcoli possono essere utilizzati per determinare cose come la torbidità dell'acqua e le concentrazioni di varie soluzioni.I bevitori di tè stanno osservando un percorso medio senza dispersione per determinare se il loro tè è stato preparato sufficientemente.