Diferència clau: camí lliure mitjà i pressió
El camí lliure mitjà és la distància mitjana recorreguda per una molècula en moviment mentre xoca amb altres molècules. Per tant, es mesura per unitats de mesura de longitud. El camí lliure mitjà es determina utilitzant la velocitat mitjana d'una molècula i la freqüència de col·lisió, ja que és difícil determinar el camí lliure mitjà utilitzant les distàncies. La pressió és un terme científic que s'utilitza sovint. És la força perpendicular aplicada sobre una unitat de superfície. La diferència clau entre el camí lliure mitjà i la pressió és que el camí lliure mitjà es mesura com a distància en metres, mentre que la pressió es mesura amb la unitat SI Pascals (Pa).
Què és el camí lliure mitjà?
El camí lliure mitjà és la distància mitjana recorreguda per una partícula en moviment (un àtom, una molècula o un ió) entre col·lisions (impactes successius). Aquestes col·lisions modifiquen la direcció o l'energia de les partícules en moviment. Aquest terme s'anomena camí lliure mitjà perquè es calcula com a valor mitjà. El camí lliure mitjà es pot estimar mitjançant la teoria cinètica. La teoria cinètica afirma que les molècules de gas es troben en moviment aleatori constant amb freqüents col·lisions entre elles. El camí lliure mitjà es denota amb el símbol "λ". Considerem un exemple per entendre què és el camí lliure significatiu.
Figura 1: moviment d'una molècula de gas amb col·lisions entre la molècula de gas i la paret del recipient.
Càlcul mitjà del camí lliure
La trajectòria lliure mitjana de la molècula de gas a la imatge superior es mostra com a continuació.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
No obstant això, aquest tipus de càlcul no és possible perquè les distàncies entre cada col·lisió no es poden determinar fàcilment. Per tant, el camí lliure mitjà es calcula de la següent manera.
λ={c}/Z
Aquí, {c} és la velocitat mitjana d'una molècula de gas i Z és la freqüència de col·lisió. La freqüència de col·lisió és la velocitat a la qual dues molècules xoquen entre elles. Per tant, és igual a 1/t (t és el temps mitjà entre col·lisions). Aleshores, l'equació anterior es pot reordenar de la següent manera.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Què és la pressió?
La pressió és un terme científic utilitzat per anomenar la força aplicada perpendicularment a una unitat de superfície. Quan es considera un fluid, la pressió és la tensió en un punt dins d'un fluid. La unitat SI de mesura de la pressió és Pascal (Pa). La pressió s'indica amb el símbol "P". Tanmateix, hi ha algunes unitats comunes que s'utilitzen per mesurar la pressió. Per exemple: N/m2 (Newton per metre quadrat), psi (la lliura-força per polzada quadrada), atm (atmosfera), 1/760 d'atm s'anomena com un torr.
Figura 2: la pressió és la força perpendicular aplicada sobre una superfície dividida per la superfície sobre la qual s'exerceix la força.
Equació per al càlcul de la pressió
La pressió es pot calcular mitjançant l'equació següent:
P=– (F/A)
On p és la pressió, F és la magnitud de la força que s'aplica sobre una àrea de A. Hi ha diversos tipus de pressió.
- Pressió del fluid: la força de compressió sobre un punt dins d'un fluid.
- Pressió d'explosió: la pressió resultant per la ignició de gasos explosius.
- Presió negativa: hi ha certes condicions en què la pressió es torna negativa. Ex: quan les forces intermoleculars entre molècules de fluid superen les forces repulsives (que es crea a causa del moviment tèrmic).
- Pressió d'un gas ideal: la pressió d'un gas ideal es calcula utilitzant P=nRT/V (en què P és la pressió, n és la quantitat de substància, R és la constant universal del gas, V és la volum i T és la temperatura del gas).
- Pressió de vapor: la pressió de vapor que està en contacte amb la seva fase líquida en un sistema termodinàmic tancat.
Quina diferència hi ha entre el camí lliure mitjà i la pressió?
Camí lliure mitjà versus pressió |
|
| El camí lliure mitjà és la distància mitjana recorreguda per una partícula en moviment (un àtom, una molècula o un ió) entre col·lisions (impactes successius). | La pressió és un terme científic utilitzat per anomenar la força aplicada perpendicularment a una unitat de superfície. |
| Unitat de mesura | |
| El camí lliure mitjà es mesura com a distància en metres (sovint s'utilitza com a micròmetres – μm). | La pressió es mesura amb la unitat SI Pascals (Pa). |
| Teoria | |
| El camí lliure mitjà és la distància recorreguda per una partícula en moviment. | La pressió és la força aplicada sobre una unitat d'àrea (perpendicularment). |
Resum: camí lliure mitjà vs pressió
El camí lliure mitjà és la mitjana de les distàncies recorregudes per una molècula entre col·lisions durant el moviment. La pressió és la força aplicada sobre una unitat d'àrea en una direcció perpendicular. La diferència clau entre el camí lliure mitjà i la pressió és que el camí lliure mitjà es mesura com a distància en metres, mentre que la pressió es mesura amb la unitat SI Pascals (Pa).
