Ero keskimääräisen vapaan polun ja paineen välillä

Avainero - Keskimääräinen vapaa polku vs. paine
 

Keskimääräinen vapaa polku on liikkuvan molekyylin kulkema keskimääräinen matka, kun se törmää muihin molekyyleihin. Siksi se mitataan pituuden mittayksiköillä. Keskimääräinen vapaa reitti määritetään käyttämällä molekyylin keskimääräistä nopeutta ja törmäystaajuutta, koska keskimääräisen vapaan reitin määrittäminen etäisyyksiä käyttämällä on vaikeaa. Paine on tieteellinen termi, jota käytetään usein. Se on yksikön pinta-alalle kohdistettu kohtisuora voima. Keskeisen vapaan reitin ja paineen välinen avainero on se tarkoittaa, että vapaa polku on mitattu etäisyytenä metreinä, kun taas paine mitataan SI-yksiköllä Pascals (Pa).

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on keskimääräinen vapaa polku
3. Mikä on paine
4. Vertailu rinnakkain - keskimääräinen vapaa polku vs. paine taulukkomuodossa
6. Yhteenveto

Mikä on keskimääräinen vapaa polku?

Keskimääräinen vapaa polku on liikkuvan hiukkasen (atomin, molekyylin tai ionin) keskimääräinen etäisyys törmäysten (peräkkäisten iskujen) välillä. Nämä törmäykset muuttavat liikkuvien hiukkasten suuntaa tai energiaa. Tätä termiä kutsutaan keskimääräiseksi vapaaksi poluksi, koska se lasketaan keskiarvona. Keskimääräinen vapaa polku voidaan estimoida kineettisen teorian avulla. Kineettisen teorian mukaan kaasumolekyylit ovat jatkuvassa satunnaisessa liikkeessä usein törmäyksissä keskenään. Keskimääräistä vapaata polkua merkitään symbolilla “λ”. Tarkastellaan esimerkkiä ymmärtääksesi mitä tarkoittaa vapaa polku.

Kuvio 1: Kaasumolekyylin liike törmäyksillä kaasumolekyylin ja säiliön seinämän välillä.

Keskimääräisen vapaan polun laskeminen

Kaasumolekyylin keskimääräinen vapaa reitti yllä olevassa kuvassa on esitetty alla.

X = (D1 + D2 + D3 + D4) / 4

Tämän tyyppinen laskenta ei kuitenkaan ole mahdollista, koska kunkin törmäyksen välistä etäisyyttä ei voida määrittää helposti. Siksi keskimääräinen vapaa polku lasketaan seuraavasti.

λ = c / Z

Tässä c on kaasumolekyylin keskimääräinen nopeus ja Z on törmäystaajuus. Törmäystaajuus on nopeus, jolla kaksi molekyyliä törmäävät keskenään. Siksi se on yhtä kuin 1 / t (t on keskimääräinen aika törmäysten välillä). Edellä oleva yhtälö voidaan sitten järjestää uudelleen seuraavasti.

λ = c / (1 / t)

λ = c t

Mikä on paine?

Paine on tieteellinen termi, jota käytetään nimittämään voima, joka kohdistuu kohtisuoraan yksikön pinta-alaan. Kun otetaan huomioon neste, paine on jännitys nesteen pisteessä. Paineen mittaus SI-yksikkö on Pascal (Pa). Paine on merkitty symbolilla “P”. Paineen mittaamiseen käytetään kuitenkin joitain useita yleisiä yksiköitä. Esimerkki: N / m² (Newton / neliömetri), psi (punnan voima neliötuumaa kohti), atm (ilmakehä), 1/760 atm on nimetty yhdeksi torriksi.

Kuva 2: Paine on pintaan kohdistuva kohtisuora voima jaettuna pinta-alalla, jolle voima kohdistuu.

Yhtälö paineen laskemiseksi

Paine voidaan laskea seuraavan yhtälön avulla:

P = - (F / A)

Missä p on paine, F on alueelle A kohdistuvan voiman suuruus. Paineita on useita tyyppejä.

1. Nesteen paine - puristusvoima nesteen pisteessä.
2. Räjähdyspaine - räjähtävien kaasujen syttymisen aiheuttama paine.
3. Negatiivinen paine - on tiettyjä olosuhteita, joissa paine muuttuu negatiiviseksi. Esimerkki: kun nestemolekyylien väliset molekyylien väliset voimat ylittävät heijastusvoimat (jotka syntyy lämpöliikkeestä).
4. Ihanteellisen kaasun paine - ihanteellisen kaasun paine lasketaan käyttämällä P = nRT / V (jossa P on paine, n on aineen määrä, R on yleinen kaasuvakio, V on tilavuus ja T on kaasun lämpötila).
5. Höyrynpaine - nestefaasiinsa yhteydessä olevan höyryn paine suljetussa termodynaamisessa järjestelmässä.

Mikä on ero vapaan polun ja paineen välillä??

Keskimääräinen vapaa polku vs. paine
Keskimääräinen vapaa polku on liikkuvan hiukkasen (atomin, molekyylin tai ionin) kulkema keskimääräinen etäisyys törmäysten välillä (peräkkäiset iskut).	Paine on tieteellinen termi, jota käytetään nimittämään voima, joka kohdistuu kohtisuoraan yksikön pinta-alaan.
Mittayksikkö
Keskimääräinen vapaa polku mitataan etäisyytenä metreinä (käytetään usein mikrometreinä - μm).	Paine mitataan SI-yksiköllä Pascals (Pa).
Teoria
Keskimääräinen vapaa polku on liikkuvan hiukkasen kulkema etäisyys.	Paine on yksikköalueelle kohdistettu voima (kohtisuorassa).

Yhteenveto - Keskimääräinen vapaa polku vs. paine

Keskimääräinen vapaa polku on molekyylin liikkuessa tapahtuvien törmäysten välisten matkojen keskiarvo. Paine on yksikön pinta-alalle kohtisuoraan kohdistuva voima. Keskeisen vapaan reitin ja paineen välinen ero on, että keskimääräinen vapaa reitti mitataan etäisyytenä metreinä, kun taas paine mitataan SI-yksikkö Pascals (Pa).

Viite:

1. ”Keskimääräinen vapaa polku.” Kemia LibreTexts, Libretexts, 21. heinäkuuta 2016, saatavana täältä.
2. ”Keskimääräinen vapaa polku.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28. helmikuuta 2018, saatavana täältä.
3. ”Keskimääräinen vapaa polku.” Keskimääräinen vapaa polku, molekyylin törmäykset, saatavana täältä.

Kuvan kohteliaisuus:

1. Klaus-Dieter Keller ”Painevoima-alue” - Oma työ (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta