Kluczowa różnica - Średnia swobodna ścieżka vs ciśnienie
Średnia droga swobodna to średnia odległość pokonana przez poruszającą się cząsteczkę podczas zderzenia z innymi cząsteczkami. Dlatego jest mierzony jednostkami miary długości. Średnia swobodna droga jest określana na podstawie średniej prędkości cząsteczki i częstotliwości zderzeń, ponieważ określenie średniej swobodnej ścieżki na podstawie odległości jest trudne. Ciśnienie to często używany termin naukowy. Jest to siła prostopadła przyłożona na jednostkę powierzchni. Kluczowa różnica między średnią swobodną drogą a ciśnieniem polega na tym, że średnia swobodna droga jest mierzona jako odległość w metrach, podczas gdy ciśnienie jest mierzone w jednostkach SI w paskalach (Pa).
ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowe różnice
2. Co to jest średnia swobodna ścieżka
3. Co to jest ciśnienie
4. Porównanie obok siebie - średnia swobodna droga a ciśnienie w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie
Co to jest Mean Free Path?
Średnia droga swobodna to średnia odległość przebyta przez poruszającą się cząstkę (atom, cząsteczkę lub jon) pomiędzy zderzeniami (kolejnymi zderzeniami). Te zderzenia modyfikują kierunek lub energię poruszających się cząstek. Termin ten nazywany jest średnią wolną ścieżką, ponieważ jest obliczany jako wartość średnia. Średnią drogę swobodną można oszacować za pomocą teorii kinetycznej. Teoria kinetyczna stwierdza, że cząsteczki gazu są w ciągłym losowym ruchu z częstymi zderzeniami ze sobą. Średnia swobodna droga oznaczona jest symbolem „λ”. Rozważmy przykład, aby zrozumieć, czym jest wolna ścieżka.
Rysunek 1: Ruch cząsteczki gazu ze zderzeniami między cząsteczką gazu a ścianą pojemnika.
Obliczanie średniej swobodnej ścieżki
Średnia swobodna droga cząsteczki gazu na powyższym obrazku jest podana poniżej.
λ = (D1 + D2 + D3 + D4) / 4
Jednak tego rodzaju obliczenia nie są możliwe, ponieważ odległości między poszczególnymi zderzeniami nie mogą być łatwo określone. W związku z tym średnia swobodna droga jest obliczana w następujący sposób.
λ = {c} / Z
Tutaj {c} jest średnią prędkością cząsteczki gazu, a Z jest częstotliwością zderzeń. Częstotliwość zderzeń to szybkość, z jaką zderzają się ze sobą dwie cząsteczki. Dlatego jest równy 1 / t (t to średni czas między zderzeniami). Następnie powyższe równanie można uporządkować w następujący sposób.
λ = {c} / (1 / t)
λ = {c} t
Co to jest ciśnienie?
Ciśnienie to termin naukowy używany do określenia siły przyłożonej prostopadle do jednostki powierzchni. Kiedy rozważa się płyn, ciśnienie jest naprężeniem w punkcie płynu. Jednostką miary ciśnienia w układzie SI jest paskal (Pa). Ciśnienie jest oznaczone symbolem „P”. Jednak istnieje kilka typowych jednostek stosowanych do pomiaru ciśnienia. Przykład: N / m 2 (niutony na metr kwadratowy), psi (funt-siła na cal kwadratowy), atm (atmosfera), 1/760 atm jest określane jako jeden tor.
Rysunek 2: Nacisk to prostopadła siła przyłożona do powierzchni podzielona przez pole powierzchni, na które działa siła.
Równanie do obliczania ciśnienia
Ciśnienie można obliczyć za pomocą następującego równania:
P = - (F / A)
Gdzie p to ciśnienie, F to wielkość siły działającej na obszar A. Istnieje kilka rodzajów nacisku.
- Ciśnienie płynu - siła ściskająca w punkcie płynu.
- Ciśnienie wybuchu - ciśnienie powstałe w wyniku zapłonu gazów wybuchowych.
- Podciśnienie - istnieją pewne warunki, w których ciśnienie staje się ujemne. Na przykład: gdy siły międzycząsteczkowe między cząsteczkami płynu przewyższają siły odpychania (które powstają w wyniku ruchu termicznego).
- Ciśnienie gazu doskonałego - ciśnienie gazu doskonałego oblicza się ze wzoru P = nRT / V (gdzie P to ciśnienie, n to ilość substancji, R to uniwersalna stała gazu, V to objętość, a T to temperatura gazu).
- Prężność par - ciśnienie pary stykającej się z fazą ciekłą w zamkniętym układzie termodynamicznym.
Jaka jest różnica między średnią swobodną drogą a ciśnieniem?
Porównaj środek artykułu przed tabelą
Średnia swobodna ścieżka vs ciśnienie |
|
| Średnia droga swobodna to średnia odległość przebyta przez poruszającą się cząstkę (atom, cząsteczkę lub jon) pomiędzy zderzeniami (kolejnymi zderzeniami). | Ciśnienie to termin naukowy używany do określenia siły przyłożonej prostopadle do jednostki powierzchni. |
| Jednostka miary | |
| Średnia swobodna droga jest mierzona jako odległość w metrach (często używana jako mikrometry - μm). | Ciśnienie jest mierzone w jednostkach SI w paskalach (Pa). |
| Teoria | |
| Średnia swobodna ścieżka to odległość przebyta przez poruszającą się cząstkę. | Ciśnienie to siła przyłożona na jednostkę powierzchni (prostopadle). |
Podsumowanie - Średnia swobodna ścieżka vs ciśnienie
Średnia droga swobodna to średnia odległości pokonanych przez cząsteczkę między zderzeniami podczas ruchu. Ciśnienie to siła działająca prostopadle na jednostkę powierzchni. Kluczowa różnica między średnią swobodną drogą a ciśnieniem polega na tym, że średnia swobodna droga jest mierzona jako odległość w metrach, podczas gdy ciśnienie jest mierzone w jednostkach SI w paskalach (Pa).
