Stredná voľná dráha
Stredná voľná dráha[1] je vo fyzike priemerná hodnota všetkých voľných dráh všetkých častíc (molekúl) plynu. Voľná dráha je vzdialenosť, ktorú prejde častica medzi dvomi kolíziami s inými časticami (od jednej zrážky po druhú zrážku). Stredná voľná dráha sa používa aj pre plazmu a elektrónový plyn.
Ideálny plyn
[upraviť | upraviť zdroj]Pri ideálnom plyne si definujeme priemer molekuly (častice) d [m], tepolotu plynu T [K], tlak p [Pa], a vypočítame strednú voľnú dráhu [m]:[1]
Pri čom kB je Boltzmannova konštanta.
Dráhu dlhšiu, ako je stredná voľná dráha, dosiahne menej ako 1/3 všetkých častíc.[1]
Reálny plyn
[upraviť | upraviť zdroj]Pri reálnom plyne sa molekuly nesprávajú dokonalo pružne a pôsobia medzi nimi aj príťažlivé a odpudivé sily. Preto sa výpočet robí pomocou empirických hodnôt, napr. s použitím Sutherlandovho vzorca.[2]
Stredná voľná dráha vo vzduchu
[upraviť | upraviť zdroj]Nasledujúca tabuľka uvádza niektoré typické hodnoty strednej voľnej dráhy pre vzduch pri rôznych tlakoch a pri izbovej teplote.
Tlak vzduchu | Tlak v mbar | Tlak vo výške ortuťového stĺpca mmHg (Torr) | Počet molekúl / cm3 | Počet molekúl / m3 | Stredná voľná dráha |
---|---|---|---|---|---|
Normálny tlak | 1013 | 759.8 | 2.7 × 1019 | 2.7 × 1025 | 68 nm[3] |
Nízke vákuum | 300 – 1 | 220 – 8×10−1 | 1019 – 1016 | 1025 – 1022 | 0.1 – 100 μm |
Stredné vákuum | 1 – 10−3 | 8×10−1 – 8×10−4 | 1016 – 1013 | 1022 – 1019 | 0.1 – 100 mm |
Vysoké vákuum | 10−3 – 10−7 | 8×10−4 – 8×10−8 | 1013 – 109 | 1019 – 1015 | 10 cm – 1 km |
Ultravysoké vákuum | 10−7 – 10−12 | 8×10−8 – 8×10−13 | 109 – 104 | 1015 – 1010 | 1 km – 105 km |
Extrémne vysoké vákuum | <10−12 | <8×10−13 | <104 | <1010 | >105 km |
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ a b c KINETICKÁ TEÓRIA PLYNOV A TERMODYNAMIKA, BALLO, Peter. Stredná voľná dráha [online]. kf-lin.elf.stuba.sk, [cit. 2021-10-27]. Dostupné online.
- ↑ Průvodce kurzy z fyziky, Střední volná dráha [online]. physics.mff.cuni.cz, [cit. 2021-10-27]. Dostupné online.
- ↑ The mean free path in air. Journal of Aerosol Science, 1988, s. 159. DOI: 10.1016/0021-8502(88)90219-4.
Pozri aj
[upraviť | upraviť zdroj]- Stredná kvadratická rýchlosť
- Kvadratický priemer
- Maxwellovo-Boltzmanovo rozdelenie
- Molekulová fyzika
- Vákuum
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Mean free path na anglickej Wikipédii.