Unterschied zwischen mittlerem freiem Weg und Druck

Schlüsseldifferenz - mittlerer freier Weg vs. Druck
 

Der mittlere freie Weg ist die durchschnittliche Entfernung, die ein sich bewegendes Molekül während des Aufpralls mit anderen Molekülen zurücklegt. Daher wird es in Längeneinheiten gemessen. Der mittlere freie Weg wird unter Verwendung der Durchschnittsgeschwindigkeit eines Moleküls und der Kollisionsfrequenz bestimmt, da das Bestimmen des mittleren freien Wegs unter Verwendung der Abstände schwierig ist. Druck ist ein wissenschaftlicher Begriff, der häufig verwendet wird. Es ist die senkrechte Kraft, die auf eine Flächeneinheit ausgeübt wird. Der Hauptunterschied zwischen dem mittleren freien Weg und dem Druck besteht darin meinen freien Weg ist gemessen als Entfernung in Metern, während der Druck von der SI-Einheit Pascal (Pa) gemessen wird.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Mean Free Path?
3. Was ist Druck?
4. Side-by-Side-Vergleich - mittlerer freier Pfad und Druck in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist Mean Free Path??

Der mittlere freie Weg ist die durchschnittliche Entfernung, die ein sich bewegendes Teilchen (ein Atom, Molekül oder Ion) zwischen Kollisionen (aufeinander folgenden Einschlägen) zurücklegt. Diese Kollisionen verändern die Richtung oder Energie der sich bewegenden Teilchen. Dieser Begriff wird als mittlerer freier Pfad bezeichnet, da er als Durchschnittswert berechnet wird. Der mittlere freie Weg kann unter Verwendung der kinetischen Theorie geschätzt werden. Die kinetische Theorie besagt, dass sich Gasmoleküle in ständigen zufälligen Bewegungen befinden und häufig miteinander kollidieren. Der mittlere freie Weg wird mit dem Symbol "λ" bezeichnet. Betrachten wir ein Beispiel, um zu verstehen, was gemeiner freier Weg ist.

Abbildung 1: Bewegung eines Gasmoleküls bei Kollisionen zwischen dem Gasmolekül und der Behälterwand.

Berechnung des mittleren freien Pfads

Der mittlere freie Weg des Gasmoleküls in der obigen Abbildung ist unten angegeben.

λ = (D1 + D2 + D3 + D4) / 4

Diese Art der Berechnung ist jedoch nicht möglich, da die Abstände zwischen den einzelnen Kollisionen nicht einfach ermittelt werden können. Daher wird der mittlere freie Weg wie folgt berechnet.

λ = c / Z

Hier ist c die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Gasmoleküls und Z ist die Kollisionsfrequenz. Die Kollisionsfrequenz ist die Geschwindigkeit, mit der zwei Moleküle miteinander kollidieren. Daher ist es gleich 1 / t (t ist die durchschnittliche Zeit zwischen Kollisionen). Dann kann die obige Gleichung wie folgt umgestellt werden.

λ = c / (1 / t)

λ = c t

Was ist Druck??

Druck ist ein wissenschaftlicher Begriff, der verwendet wird, um die Kraft zu benennen, die senkrecht zu einer Flächeneinheit der Einheit ausgeübt wird. Wenn ein Fluid betrachtet wird, ist der Druck die Belastung an einem Punkt innerhalb eines Fluids. Die SI-Einheit zum Messen des Drucks ist Pascal (Pa). Der Druck ist mit dem Symbol "P" gekennzeichnet. Es gibt jedoch einige gemeinsame Einheiten, die zur Druckmessung verwendet werden. Bsp .: N / m² (Newton pro Quadratmeter), psi (Pfund-Kraft pro Quadratzoll), atm (Atmosphäre) wird 1/760 atm als ein Torr genannt.

Abbildung 2: Druck ist die senkrechte Kraft, die auf eine Fläche ausgeübt wird, geteilt durch die Fläche, auf die die Kraft ausgeübt wird.

Gleichung für die Berechnung des Drucks

Der Druck kann mit folgender Gleichung berechnet werden:

P = - (F / A)

Wenn p der Druck ist, ist F die Größe der Kraft, die auf eine Fläche von A angewendet wird. Es gibt verschiedene Arten von Druck.

1. Flüssigkeitsdruck - die Druckkraft auf einen Punkt innerhalb einer Flüssigkeit.
2. Explosionsdruck - der Druck resultierte aus der Zündung explosiver Gase.
3. Negativer Druck - Es gibt bestimmte Bedingungen, unter denen der Druck negativ wird. Ex: wenn die intermolekularen Kräfte zwischen Fluidmolekülen die Abstoßungskräfte überschreiten (die durch thermische Bewegung entstehen).
4. Druck eines idealen Gases - Der Druck eines idealen Gases wird mit P = nRT / V berechnet (wobei P der Druck ist, n die Substanzmenge ist, R die Universalkonstante ist, V das Volumen ist und T die Temperatur des Gases ist)..
5. Dampfdruck - der Dampfdruck, der in einem geschlossenen thermodynamischen System mit seiner flüssigen Phase in Kontakt steht.

Was ist der Unterschied zwischen mittlerem freiem Weg und Druck?

Mittlerer freier Pfad vs. Druck
Der mittlere freie Weg ist die durchschnittliche Entfernung, die ein sich bewegendes Teilchen (ein Atom, Molekül oder Ion) zwischen Kollisionen (aufeinanderfolgenden Stößen) zurücklegt..	Druck ist ein wissenschaftlicher Begriff, der verwendet wird, um die Kraft zu benennen, die senkrecht zu einer Flächeneinheit der Einheit ausgeübt wird.
Maßeinheit
Der mittlere freie Weg wird als Entfernung in Metern gemessen (oft als Mikrometer - μm verwendet)..	Der Druck wird von der SI-Einheit Pascal (Pa) gemessen..
Theorie
Der mittlere freie Weg ist die Entfernung, die ein sich bewegendes Teilchen zurücklegt.	Druck ist die Kraft, die auf eine Flächeneinheit ausgeübt wird (senkrecht)..

Zusammenfassung - Mean Free Path vs Pressure

Der mittlere freie Weg ist der Durchschnitt der Entfernungen, die ein Molekül zwischen Kollisionen während der Bewegung zurücklegt. Druck ist die Kraft, die auf eine Flächeneinheit in senkrechter Richtung ausgeübt wird. Der Hauptunterschied zwischen dem mittleren freien Weg und dem Druck ist, dass der mittlere freie Weg als Distanz in Metern gemessen wird, während der Druck von der SI-Einheit Pascal (Pa) gemessen wird..

Referenz:

1. „Mean Free Path“. Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21. Juli 2016, Hier verfügbar.
2. „Mittlerer freier Pfad“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28. Februar 2018, Hier verfügbar.
3. "Mean Free Path" (mittlerer freier Weg), Hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. „Druckkraftbereich“ Von Klaus-Dieter Keller - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia