Diferența cheie – Calea liberă medie vs presiune
Cursa medie liberă este distanța medie parcursă de o moleculă în mișcare în timp ce se ciocnește cu alte molecule. Prin urmare, se măsoară prin unități de măsură de lungime. Calea liberă medie este determinată folosind viteza medie a unei molecule, iar frecvența de coliziune deoarece determinarea căii libere medii folosind distanțe este dificilă. Presiunea este un termen științific care este adesea folosit. Este forța perpendiculară aplicată pe o unitate de suprafață. Diferența cheie dintre calea liberă medie și presiune este că calea liberă medie este măsurată ca distanță în metri, în timp ce presiunea este măsurată cu unitatea SI Pascals (Pa).
Ce este calea liberă medie?
Drumul liber mediu este distanța medie parcursă de o particulă în mișcare (un atom, moleculă sau ion) între coliziuni (impacturi succesive). Aceste ciocniri modifică direcția sau energia particulelor în mișcare. Acest termen se numește cale liberă medie deoarece este calculat ca valoare medie. Calea liberă medie poate fi estimată folosind teoria cinetică. Teoria cinetică afirmă că moleculele de gaz sunt în mișcare aleatorie constantă, cu ciocniri frecvente între ele. Calea liberă medie este indicată prin simbolul „λ”. Să luăm în considerare un exemplu pentru a înțelege ce înseamnă calea liberă.
Figura 1: Mișcarea unei molecule de gaz cu ciocniri între molecula de gaz și peretele recipientului.
Calcul mediu al căii libere
Calea liberă medie a moleculei de gaz din imaginea de mai sus este dată după cum urmează.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Totuși, acest tip de calcul nu este posibil deoarece distanțele dintre fiecare coliziune nu pot fi determinate cu ușurință. Prin urmare, calea liberă medie este calculată după cum urmează.
λ={c} / Z
Aici, {c} este viteza medie a unei molecule de gaz și Z este frecvența de coliziune. Frecvența de coliziune este viteza cu care două molecule se ciocnesc una cu ceal altă. Prin urmare, este egal cu 1/t (t este timpul mediu dintre ciocniri). Apoi, ecuația de mai sus poate fi rearanjată după cum urmează.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Ce este presiunea?
Presiunea este un termen științific folosit pentru a denumi forța aplicată perpendicular pe o unitate de suprafață. Când se consideră un fluid, presiunea este stresul într-un punct din fluid. Unitatea SI de măsurare a presiunii este Pascal (Pa). Presiunea este indicată prin simbolul „P”. Cu toate acestea, există câteva unități comune utilizate pentru măsurarea presiunii. De exemplu: N/m2 (Newton pe metru pătrat), psi (liră-forță pe inch pătrat), atm (atmosferă), 1/760 de atm este numit un torr.
Figura 2: Presiunea este forța perpendiculară aplicată pe o suprafață împărțită la aria suprafeței pe care se exercită forța.
Ecuația pentru calcularea presiunii
Presiunea poate fi calculată folosind următoarea ecuație:
P=– (F/A)
Unde p este presiunea, F este mărimea forței aplicate pe o zonă a lui A. Există mai multe tipuri de presiune.
- Presiunea fluidului – forța de compresiune asupra unui punct dintr-un fluid.
- Presiune de explozie – presiunea rezultată prin aprinderea gazelor explozive.
- Presiune negativă – există anumite condiții în care presiunea devine negativă. Ex: când forțele intermoleculare dintre moleculele fluidului depășesc forțele de repulsie (care sunt create din cauza mișcării termice).
- Presiunea unui gaz ideal – presiunea unui gaz ideal se calculează folosind P=nRT/V (în care P este presiunea, n este cantitatea de substanță, R este constanta universală a gazului, V este volumul și T este temperatura gazului).
- Presiunea vaporilor – presiunea vaporilor care este în contact cu faza sa lichidă într-un sistem termodinamic închis.
Care este diferența dintre calea liberă medie și presiune?
Cale liberă medie vs presiune |
|
| Drumul liber mediu este distanța medie parcursă de o particulă în mișcare (un atom, moleculă sau ion) între ciocniri (impacturi succesive). | Presiune este un termen științific folosit pentru a denumi forța aplicată perpendicular pe o unitate de suprafață. |
| Unitate de măsură | |
| Calea liberă medie este măsurată ca distanță în metri (folosită adesea ca micrometri – μm). | Presiunea este măsurată de unitatea SI Pascals (Pa). |
| Teorie | |
| Traia liberă medie este distanța parcursă de o particulă în mișcare. | Presiunea este forța aplicată pe o unitate de suprafață (perpendicular). |
Rezumat – Calea liberă medie vs presiune
Traia liberă medie este media distanțelor parcurse de o moleculă între coliziuni în timpul mișcării. Presiunea este forța aplicată pe o unitate de suprafață într-o direcție perpendiculară. Diferența cheie dintre calea liberă medie și presiune este că calea liberă medie este măsurată ca distanță în metri, în timp ce presiunea este măsurată cu unitatea SI Pascals (Pa).
