Wat is het gemiddelde vrije pad?

Een gemiddeld vrij pad is de gemiddelde lengte die een deeltje in een omgeving kan reizen voordat ze botsen, worden geabsorbeerd door of reageren met een ander deeltje.De term wordt vaak gebruikt om het gedrag van gassen te bespreken, maar is ook toegepast op het gebied van geluid en licht.Men zou het gemiddelde vrije pad van een speler in een voetbalwedstrijd kunnen berekenen.Op relatieve basis reist een zuurstofmolecuul veel verder in de lucht voordat ze botsen dan de voetballer.

Gassen zijn een toestand of toestand van materie waarin de moleculen zo losjes tot elkaar worden aangetrokken dat ze vrij stromend zijn en zullenbezetten het hele volume van een container.Het volume van een gas is het volume van de container.Gassen worden gemakkelijk gecomprimeerd, uitgebreid en gemengd.Gassen zijn vaak onzichtbaar vanwege hun lage concentratie van materie per volume -eenheid, of, anders vermeld, het lange gemiddelde vrije pad van hun moleculen.

In de chemie zijn berekeningen van het gemiddelde vrije pad nuttig bij het bestuderen van gasreactiegedrag.De waarde van het pad is noodzakelijkerwijs het resultaat van modellen, omdat er geen manier is om een molecuul te meten of te volgen.Wetenschappers kijken naar waarneembare parameters zoals volume, temperatuur en druk, evenals de grootte van de moleculen in het gas en de gasconcentratie om het gedrag van het gasmolecuul te modelleren en berekende waarden af te leiden.

De luchtmoleculen, bij standaardomstandigheden van 1 atmosfeer (14,7 pond per vierkante inch), 0 graden; C (32 deg; f), en een vermelde moleculaire diameter van 0,3 nanometer, nm, (1,2 x 10-8 inch),heeft een berekend gemiddelde vrij pad van 93 nm (3,6 x 10-6 inch).De gemiddelde moleculaire scheiding wordt berekend bij 3,3 nm (1,3 x10-7 inch).Als voetbalspelers net zo behendig zouden zijn als atomen, zou hun gemiddelde vrije pad ongeveer 800 voet (244 meter) zijn, gebaseerd op een Amerikaans voetbalveld.Natuurlijk zijn voetbalspelers niet gelijkmatig verspreid over het veld, net als gasmoleculen in een behuizing.

In geluidsstudies verwijst het vrije pad naar de gemiddelde afstand die een straal van geluidsstraal reist voordat ze worden weerspiegeld van een obstakel.Deze berekening is belangrijk in akoestiek en hangt af van het volume van een kamer en de totale oppervlakte van de muren, het plafond en de vloer van de kamer.Akoestische studies, hoewel ingewikkeld, zijn kwantificeerbaar, omdat de snelheid van geluidsgolven nauwkeurig kan worden gemeten onder verschillende omstandigheden.

Studies van lichtverstrooiing door gassen of vloeistoffen maken gebruik van verstrooiingsgemiddelde vrije padberekeningen.Deze worden gedefinieerd als de gemiddelde afstand die door een foton wordt afgelegd voordat een verstrooiingsgebeurtenis plaatsvindt als gevolg van botsing of absorptie van het foton.De berekeningen kunnen worden gebruikt om dingen te bepalen als waterturbiditeit en concentraties van verschillende oplossingen.Theedrinkers observeren verstrooiingsvrije gemiddelde pad om te bepalen of hun thee voldoende is gebrouwen.