Kľúčový rozdiel – priemerná voľná cesta vs. tlak
Stredná voľná dráha je priemerná vzdialenosť, ktorú prejde pohybujúca sa molekula pri zrážke s inými molekulami. Preto sa meria jednotkami merania dĺžky. Stredná voľná dráha sa určuje pomocou priemernej rýchlosti molekuly a frekvencie kolízií, pretože určenie strednej voľnej dráhy pomocou vzdialeností je ťažké. Tlak je vedecký termín, ktorý sa často používa. Je to kolmá sila pôsobiaca na jednotku plochy. Kľúčový rozdiel medzi strednou voľnou dráhou a tlakom je v tom, že stredná voľná dráha sa meria ako vzdialenosť v metroch, zatiaľ čo tlak sa meria jednotkou SI Pascals (Pa).
Čo je stredná bezplatná cesta?
Stredná voľná dráha je priemerná vzdialenosť, ktorú prejde pohybujúca sa častica (atóm, molekula alebo ión) medzi zrážkami (po sebe idúcimi nárazmi). Tieto zrážky menia smer alebo energiu pohybujúcich sa častíc. Tento výraz sa nazýva stredná voľná cesta, pretože sa počíta ako priemerná hodnota. Strednú voľnú dráhu možno odhadnúť pomocou kinetickej teórie. Kinetická teória tvrdí, že molekuly plynu sú v neustálom náhodnom pohybe s častými vzájomnými zrážkami. Stredná voľná dráha je označená symbolom „λ“. Uvažujme o príklade, aby sme pochopili, čo znamená voľná cesta.
Obrázok 1: Pohyb molekuly plynu so zrážkami medzi molekulou plynu a stenou nádoby.
Výpočet strednej bezplatnej cesty
Priemerná voľná dráha molekuly plynu na obrázku vyššie je uvedená nižšie.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Tento typ výpočtu však nie je možný, pretože sa nedajú ľahko určiť vzdialenosti medzi jednotlivými kolíziami. Priemerná voľná cesta sa teda vypočíta takto.
λ={c} / Z
Tu je {c} priemerná rýchlosť molekuly plynu a Z je kolízna frekvencia. Frekvencia kolízie je rýchlosť, pri ktorej sa dve molekuly navzájom zrážajú. Preto sa rovná 1/t (t je priemerný čas medzi zrážkami). Potom možno vyššie uvedenú rovnicu preusporiadať nasledovne.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Čo je tlak?
Tlak je vedecký termín používaný na pomenovanie sily pôsobiacej kolmo na jednotku povrchu. Keď sa vezme do úvahy kvapalina, tlak je napätie v bode v kvapaline. Jednotkou SI merania tlaku je Pascal (Pa). Tlak je označený symbolom „P“. Existuje však niekoľko bežných jednotiek používaných na meranie tlaku. Príklad: N/m2 (Newton na meter štvorcový), psi (sila libra na palec štvorcový), atm (atmosféra), 1/760 atm je pomenovaná ako jeden torr.
Obrázok 2: Tlak je kolmá sila pôsobiaca na povrch vydelená plochou, na ktorú sila pôsobí.
Rovnica na výpočet tlaku
Tlak možno vypočítať pomocou nasledujúcej rovnice:
P=– (F/A)
Kde p je tlak, F je veľkosť sily pôsobiacej na oblasť A. Existuje niekoľko typov tlaku.
- Tlak tekutiny – tlaková sila pôsobiaca na bod v tekutine.
- Výbušný tlak – tlak spôsobený zapálením výbušných plynov.
- Negatívny tlak – existujú určité podmienky, kedy sa tlak stáva negatívnym. Príklad: keď medzimolekulové sily medzi molekulami tekutiny prevyšujú odpudivé sily (ktoré vznikajú v dôsledku tepelného pohybu).
- Tlak ideálneho plynu – tlak ideálneho plynu sa vypočíta pomocou P=nRT/V (kde P je tlak, n je látkové množstvo, R je univerzálna plynová konštanta, V je objem a T je teplota plynu).
- Tlak pár – tlak pár, ktorý je v kontakte s kvapalnou fázou v uzavretom termodynamickom systéme.
Aký je rozdiel medzi strednou voľnou cestou a tlakom?
Priemerná voľná cesta vs tlak |
|
| Stredná voľná dráha je priemerná vzdialenosť, ktorú prejde pohybujúca sa častica (atóm, molekula alebo ión) medzi zrážkami (po sebe idúcimi nárazmi). | Tlak je vedecký termín používaný na pomenovanie sily pôsobiacej kolmo na jednotkovú plochu povrchu. |
| Jednotka merania | |
| Priemerná voľná dráha sa meria ako vzdialenosť v metroch (často používané ako mikrometre – μm). | Tlak sa meria v jednotke SI Pascal (Pa). |
| Teória | |
| Priemerná voľná dráha je vzdialenosť, ktorú prejde pohybujúca sa častica. | Tlak je sila pôsobiaca na jednotku plochy (kolmo). |
Súhrn – priemerná voľná cesta vs. tlak
Stredná voľná dráha je priemer vzdialeností, ktoré prejde molekula medzi zrážkami počas pohybu. Tlak je sila pôsobiaca na jednotkovú plochu v kolmom smere. Kľúčový rozdiel medzi strednou voľnou dráhou a tlakom je v tom, že stredná voľná dráha sa meria ako vzdialenosť v metroch, zatiaľ čo tlak sa meria v jednotke SI Pascal (Pa).
