Unterschied zwischen mittleren freien Pfad und Druck

Schlüsselunterschied - mittlerer freier Pfad gegen Druck
 

Der mittlere freie Pfad ist die durchschnittliche Entfernung, die durch ein bewegendes Molekül zurückgelegt wird, während er mit anderen Molekülen kollidiert. Daher wird es durch Messeinheiten der Länge gemessen. Der mittlere freie Pfad wird unter Verwendung der Durchschnittsgeschwindigkeit eines Moleküls und der Kollisionsfrequenz bestimmt, da die Bestimmung des mittleren freien Pfades unter Verwendung der Entfernungen schwierig ist. Druck ist ein wissenschaftlicher Begriff, der häufig verwendet wird. Es ist die senkrechte Kraft, die auf einer Einheitsoberfläche aufgetragen wird. Der wichtigste Unterschied zwischen mittlerer freier Pfad und Druck ist das mittlerer freier Weg ist gemessen als Abstand in Metern, während der Druck durch die SI -Einheit Pascals (PA) gemessen wird.

INHALT

1. Überblick und wichtiger Unterschied
2. Was ist gemeiner freier Weg
3. Was ist Druck
4. Seite an Seitenvergleich - mittlerer freier Weg gegen Druck in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist gemeiner freier Weg?

Der mittlere freie Pfad ist die durchschnittliche Entfernung, die durch ein sich bewegendes Teilchen (ein Atom, ein Molekül oder ein Ion) zwischen Kollisionen (aufeinanderfolgende Auswirkungen) zurückgelegt wird (aufeinanderfolgende Auswirkungen). Diese Kollisionen verändern die Richtung oder Energie der sich bewegenden Partikel. Dieser Begriff wird als mittleren freien Pfad bezeichnet, da er als Durchschnittswert berechnet wird. Der mittlere freie Pfad kann unter Verwendung der kinetischen Theorie geschätzt werden. Die kinetische Theorie besagt, dass Gasmoleküle mit häufigen Kollisionen miteinander in einer konstanten Zufallsbewegung sind. Der mittlere freie Pfad wird durch das Symbol "λ" bezeichnet. Betrachten wir ein Beispiel, um zu verstehen, was meinen freien Weg ist.

Abbildung 1: Bewegung eines Gasmoleküls mit Kollisionen zwischen dem Gasmolekül und der Wand des Behälters.

Mittlere Berechnung des freien Pfades

Der mittlere freie Pfad des Gasmoleküls im obigen Bild ist wie unten angegeben.

λ = (d1 + d2 + d3 + d4) /4

Diese Art der Berechnung ist jedoch nicht möglich, da die Entfernungen zwischen jeder Kollision nicht leicht bestimmt werden können. Daher wird der mittlere freie Pfad wie folgt berechnet.

λ = c / z

Hier ist c die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Gasmoleküls und z die Kollisionsfrequenz. Die Kollisionsfrequenz ist die Rate, mit der zwei Moleküle miteinander kollidieren. Daher ist es gleich 1/t (t ist die durchschnittliche Zeit zwischen Kollisionen). Dann kann die obige Gleichung wie folgt neu angeordnet werden.

λ = c / (1 / t)

λ = c t

Was ist Druck?

Druck ist ein wissenschaftlicher Begriff, mit dem die Kraft senkrecht zu einer Einheitsoberfläche angewendet wird. Wenn eine Flüssigkeit berücksichtigt wird, ist der Druck die Spannung an einem Punkt innerhalb einer Flüssigkeit. Die SI -Einheit der Messung des Drucks ist Pascal (PA). Der Druck wird durch das Symbol „P“ bezeichnet. Es werden jedoch einige gemeinsame Einheiten verwendet, um den Druck zu messen. Ex: n/m² (Newton pro Quadratmeter), psi (die Pfund-Force pro Quadratzoll), ATM (Atmosphäre), 1/760 ATM wird als ein Torr bezeichnet.

Abbildung 2: Druck ist die senkrechte Kraft, die auf einer Oberfläche geteilt durch die Oberfläche, auf der die Kraft ausgeübt wird.

Gleichung zur Berechnung des Drucks

Der Druck kann unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden:

P = - (f/a)

Wobei P der Druck ist, f ist die Größe der Kraft für einen Bereich von a. Es gibt verschiedene Arten von Druck.

1. Flüssigkeitsdruck - die Druckkraft auf einen Punkt innerhalb einer Flüssigkeit.
2. Explosionsdruck - Der Druck resultierte durch Zündung von Sprenggasen.
3. Negativer Druck - Es gibt bestimmte Bedingungen, unter denen der Druck negativ wird. EX: Wenn die intermolekularen Kräfte zwischen Flüssigkeitsmolekülen die abstoßenden Kräfte überschreiten (dies wird aufgrund der Wärmebewegung erzeugt).
4. Druck eines idealen Gases - Der Druck eines idealen Gases wird unter Verwendung von P = NRT/V berechnet (bei dem p der Druck ist, n die Substanzmenge, R die universelle Gaskonstante, V das Volumen und T die Temperatur des Gases).
5. Dampfdruck - Der Druck des Dampfs, der mit seiner flüssigen Phase in einem geschlossenen thermodynamischen System in Kontakt steht.

Was ist der Unterschied zwischen dem mittleren freien Weg und dem Druck?

Zusammenfassung -mittlerer freier Weg gegen Druck

Der mittlere freie Pfad ist der Durchschnitt der Entfernungen, die durch ein Molekül zwischen Kollisionen während der Bewegung zurückgelegt werden. Druck ist die Kraft, die in senkrechter Richtung auf eine Einheitsoberfläche ausgeübt wird. Der wichtigste Unterschied zwischen dem mittleren freien Weg und dem Druck besteht darin, dass der mittlere freie Pfad als Abstand in Messgeräten gemessen wird, während der Druck durch die SI -Einheit Pascals (PA) gemessen wird.

Referenz:

1. „Mean Free Path.”Chemistry Libretexten, Libretexte, 21. Juli 2016, hier erhältlich.
2. „Mean Free Path.”Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28. Februar. 2018, hier erhältlich.
3. „Mean Free Path.Mean Free Path, molekulare Kollisionen, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1."Druckkraftbereich" von Klaus-Dietr Keller-eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia