تفاوت کلیدی – میانگین مسیر آزاد در مقابل فشار
میانگین مسیر آزاد میانگین مسافت طی شده توسط یک مولکول متحرک در هنگام برخورد با مولکول های دیگر است. از این رو با واحدهای اندازه گیری طول اندازه گیری می شود. میانگین مسیر آزاد با استفاده از سرعت متوسط یک مولکول تعیین می شود و فرکانس برخورد از آنجایی که تعیین مسیر آزاد متوسط با استفاده از فواصل دشوار است. فشار یک اصطلاح علمی است که اغلب استفاده می شود. نیروی عمودی است که بر واحد سطح اعمال می شود. تفاوت اصلی بین میانگین مسیر آزاد و فشار در این است که میانگین مسیر آزاد به عنوان فاصله بر حسب متر اندازه گیری می شود در حالی که فشار توسط واحد SI پاسکال (Pa) اندازه گیری می شود.
Mean Path چیست؟
میانگین مسیر آزاد میانگین مسافت طی شده توسط یک ذره متحرک (اتم، مولکول یا یون) بین برخوردها (ضربه های متوالی) است. این برخوردها جهت یا انرژی ذرات متحرک را تغییر می دهند. به این عبارت میانگین مسیر آزاد می گویند زیرا به عنوان یک مقدار متوسط محاسبه می شود. میانگین مسیر آزاد را می توان با استفاده از تئوری جنبشی تخمین زد. تئوری جنبشی بیان می کند که مولکول های گاز در حرکت تصادفی ثابت با برخوردهای مکرر با یکدیگر هستند. میانگین مسیر آزاد با علامت "λ" نشان داده می شود. اجازه دهید مثالی را در نظر بگیریم تا بفهمیم معنی مسیر آزاد چیست.
شکل 1: حرکت یک مولکول گاز با برخورد بین مولکول گاز و دیواره ظرف.
میانگین محاسبه مسیر رایگان
میانگین مسیر آزاد مولکول گاز در تصویر بالا به صورت زیر نشان داده شده است.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
اما این نوع محاسبه امکان پذیر نیست زیرا فاصله بین هر برخورد را نمی توان به راحتی تعیین کرد. بنابراین، میانگین مسیر آزاد به صورت زیر محاسبه می شود.
λ={c} / Z
در اینجا، {c} میانگین سرعت یک مولکول گاز و Z فرکانس برخورد است. فرکانس برخورد سرعت برخورد دو مولکول با یکدیگر است. بنابراین برابر است با 1/t (t میانگین زمان بین برخوردها است). سپس معادله فوق را می توان به صورت زیر مرتب کرد.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
فشار چیست؟
Pressure یک اصطلاح علمی است که برای نامگذاری نیروی اعمال شده عمود بر یک واحد سطح استفاده می شود. هنگامی که یک سیال در نظر گرفته می شود، فشار عبارت است از تنش در نقطه ای از سیال. واحد SI اندازه گیری فشار پاسکال (Pa) است.فشار با علامت "P" نشان داده می شود. با این حال، چندین واحد رایج برای اندازه گیری فشار وجود دارد. به عنوان مثال: N/m2 (نیوتن بر متر مربع)، psi (نیروی پوند در اینچ مربع)، اتمسفر (اتمسفر)، 1/760 اتمسفر به عنوان یک torr نامگذاری شده است.
شکل 2: فشار نیروی عمودی است که بر یک سطح اعمال می شود تقسیم بر سطحی که نیرو به آن وارد می شود.
معادله محاسبه فشار
فشار را می توان با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد:
P=– (F/A)
جایی که p فشار است، F مقدار نیروی اعمال شده بر ناحیه A است. انواع مختلفی از فشار وجود دارد.
- فشار سیال - نیروی فشاری روی یک نقطه از سیال.
- فشار انفجار - فشار ناشی از احتراق گازهای انفجاری.
- فشار منفی - شرایط خاصی وجود دارد که فشار منفی می شود. به عنوان مثال: هنگامی که نیروهای بین مولکولی بین مولکول های سیال از نیروهای دافعه (که در اثر حرکت حرارتی ایجاد می شود) بیشتر شود.
- فشار گاز ایده آل – فشار گاز ایده آل با استفاده از P=nRT/V محاسبه می شود (که در آن P فشار، n مقدار ماده، R ثابت گاز جهانی، V برابر است با حجم و T دمای گاز است).
- فشار بخار - فشار بخاری که با فاز مایع خود در یک سیستم ترمودینامیکی بسته در تماس است.
تفاوت بین میانگین مسیر آزاد و فشار چیست؟
میانگین مسیر آزاد در مقابل فشار |
|
| میانگین مسیر آزاد میانگین مسافت طی شده توسط یک ذره متحرک (یک اتم، مولکول یا یون) بین برخوردها (تصادفات متوالی) است. | Pressure یک اصطلاح علمی است که برای نامگذاری نیروی اعمال شده عمود بر یک واحد سطح استفاده می شود. |
| واحد اندازه‌گیری | |
| میانگین مسیر آزاد به عنوان فاصله بر حسب متر اندازه گیری می شود (اغلب به عنوان میکرومتر استفاده می شود - میکرومتر). | فشار با واحد SI پاسکال (Pa) اندازه گیری می شود. |
| نظریه | |
| میانگین مسیر آزاد مسافت طی شده توسط یک ذره متحرک است. | فشار نیرویی است که بر یک واحد سطح (عمود بر هم) اعمال می شود. |
خلاصه - میانگین مسیر آزاد در مقابل فشار
میانگین مسیر آزاد میانگین مسافت طی شده توسط یک مولکول بین برخوردها در حین حرکت است. فشار نیرویی است که بر واحد سطح در جهت عمود اعمال می شود.تفاوت اصلی بین میانگین مسیر آزاد و فشار در این است که میانگین مسیر آزاد به عنوان فاصله بر حسب متر اندازه گیری می شود در حالی که فشار توسط واحد SI پاسکال (Pa) اندازه گیری می شود.
