방의 구석에서 향수병을 열면 방향족 기체 물질이 방의 반대쪽에서 검출되기까지 매우 오랜 시간이 걸립니다. 이 경험은 이전 장에서 설명한 평균 가스와 모순되는 것 같습니다. 그 이유는가스 입자가 그 길을 따라 지탱하는 엄청난 수의 충돌. 테마 자유 경로는 입자가 두 입자 사이를 이동할 수있는 평균 거리입니다.다른 입자와의 연속적인 충돌.
그림 1.4:두 충돌 사이의 평균 자유 경로
동일한 입자의 충돌에 대해서는 다음 사항이 적용됩니다.:
\
공식 1-11: 평균 자유 경로
| $\사용 가능한 경로는 다음과 같습니다. | ||
| $ | 분자 직경 | |
| $최소$ | 질량 |
화학식 1-11 에서 평균 자유 경로는 온도에 대한 선형 비례 및 압력 및 분자 직경에 대한 반비례 성을 표시한다는 것을 알 수 있습니다. 이 시점에서 우리는 서로 다른 가스 입자 간의 충돌,가스 입자와 이온 또는 전자의 충돌 및 온도 효과와 같은 문제를 조사하는 학문 학에서 논의 된이 방정식의 추가 변형을 분리 할 것입니다.
평균 자유 경로의 온도 의존성을 입증하기 위해 공식 1-11 은 종종 방정식의 오른쪽에있는 유일한 변수로 온도를 사용하여 작성됩니다:
\
화학식 1-12:평균 자유 경로 2
표 1.5 는 0 에서 선택된 가스의 숫자에 대한$\바 엘\시놉시스 피$값을 보여줍니다.
| 가스 | 화학 기호 | $ | $\바/라운지$ |
|---|---|---|---|
| 수소 | 11.5·10-5 | 11.5·10-3 | |
| 질소 | 5.9·10-5 | 5.9·10-3 | |
| 산소 | 6.5·10-5 | 6.5·10-3 | |
| 헬륨 | 그는 | 17.5·10-5 | 17.5·10-3 |
| 네온 | 남쪽 | 12.7·10-5 | 12.7·10-3 |
| 아르곤 | 에 | 6.4·10-5 | 6.4·10-3 |
| 단어 | 6.7·10-5 | 6.7·10-3 | |
| 크립톤 | 4.9·10-5 | 4.9·10-3 | |
| 크세논 | 3.6·10-5 | 3.6·10-3 | |
| 수은 | 3.1·10-5 | 3.1·10-3 | |
| Water vapor | H2O | 6.8·10-5 | 6.8·10-3 |
| Carbon monoxide | CO | 6.0·10-5 | 6.0·10-3 |
| Carbon dioxide | CO2 | 4.0·10-5 | 4.0·10-3 |
| Hydrogen chloride | HCl | 3.3·10-5 | 3.3·10-3 |
| Ammonia | NH3 | 3.2·10-5 | 3.2·10-3 |
| Chlorine | Cl2 | 2.1·10-5 | 2.1·10-3 |
표 1.5:표 1.5 의 값을 사용하여 현재 다양한 압력에서 질소 분자의 자유 경로를 추정합니다.:
| 압력 | 압력 | 평균 자유 경로 |
|---|---|---|
| 1·105 | 1·103 | 5.9·10-8 |
| 1·104 | 1·102 | 5.9·10-7 |
| 1·103 | 1·101 | 5.9·10-6 |
| 1·102 | 1·100 | 5.9·10-5 |
| 1·101 | 1·10-1 | 5.9·10-4 |
| 1·100 | 1·10-2 | 5.9·10-3 |
| 1·10-1 | 1·10-3 | 5.9·10-2 |
| 1·10-2 | 1·10-4 | 5.9·10-1 |
| 1·10-3 | 1·10-5 | 5.9·100 |
| 1·10-4 | 1·10-6 | 5.9·101 |
| 1·10-5 | 1·10-7 | 5.9·102 |
| 1·10-6 | 1·10-8 | 5.9·103 |
| 1·10-7 | 1·10-9 | 5.9·104 |
| 1·10-8 | 1·10-10 | 5.9·105 |
| 1·10-9 | 1·10-11 | 5.9·106 |
| 1·10-10 | 1·10-12 | 5.9·107 |
표 1.6:273 에서 질소 분자의 평균 자유 경로.15 천개(0 천개)(0 천개))
따라서 대기압에서는 질소 분자가 두 번의 충돌 사이에 59 나노미터의 거리를 이동하는 반면,초고진공에서는 10-8 시파코미터 이하의 압력에서는 수 킬로미터의 거리를 이동한다.
분자 수 밀도와 평균 자유 경로 사이의 관계는 그림 1.5 의 그래프에 표시됩니다.
그림 1.5: 분자 수 밀도(빨간색,오른쪽 축)및 평균 자유 경로(파란색,왼쪽 축)에서 질소에 대한 온도 273.15 케이
