مسیر آزاد متوسط

طرح‌وارهٔ طول پیمایش آزاد (Mean free path)

طول پیمایش آزاد یا مسافت آزاد میانگین یا پویش آزاد میانگین (به انگلیسی: Mean free path) در فیزیک به معنای فاصله‌ای است که یک ذره (فوتون، اتم یا مولکول) بین دو برخورد پیاپی می‌پیماید. این برخورد بر جهت، انرژی و دیگر خواص ذره تأثیر می‌گذارد.

مسافت آزاد میانگین در نظریه جنبشی

در نظریه جنبشی به متوسط مسافت طی شده توسط ذره، بین یک برخورد تا برخورد با ذره متحرک دیگر را مسافت آزاد میانگین گویند که از رابطهٔ زیر قابل محاسبه است:^[۱]^[۲]

\ell =({\sqrt {2}}\,n\sigma )^{-1}.\,

و یا به بیان دیگر:

\ell ={\frac {k_{\rm {B}}T}{{\sqrt {2}}\pi d^{2}p}}

در جدول زیر مقادیر معمول برای هوا در فشارهای مختلف و در دمای اتاق فهرست شده است:

میزان خلأ	فشار در مقیاس هکتوپاسکال (میلی‌بار)	مولکول / cm^۳	مولکول / m^۳	مسافت آزاد میانگین
فشار محدود	۱۰۱۳	۱۰^۱۹ ×۲٫۷	۱۰^۲۵×۲٫۷	۶۸ نانومتر^[۳]
خلأ کم	۳۰۰ – ۱	۱۰^۱۹ – ۱۰^۱۶	۱۰^۲۵ – ۱۰^۲۲	۰٫۱ – ۱۰۰ میکرومتر
خلأ متوسط	۱ – ۱۰^−۳	۱۰^۱۶ – ۱۰^۱۳	۱۰^۲۲ – ۱۰^۱۹	۰٫۱ – ۱۰۰ میلی‌متر
خلأ زیاد	۱۰^−۳ – ۱۰^−۷	۱۰^۱۳ – ۱۰^۹	۱۰^۱۹ – ۱۰^۱۵	۱۰ سانتی‌متر – ۱ کیلومتر
خلأ بسیار زیاد	۱۰^−۷ – ۱۰^−۱۲	۱۰^۹ – ۱۰^۴	۱۰^۱۵ – ۱۰^۱۰	۱ کیلومتر– ۱۰^۵ کیلومتر
خلأ فوق‌العاده زیاد	۱۰^−۱۲>	۱۰^۴>	۱۰^۱۰>	>۱۰^۵ کیلومتر

جستارهای وابسته

منابع

↑ S. Chapman and T.G. Cowling, The mathematical theory of non-uniform gases, 3rd. edition, Cambridge University Press, 1990, ISBN 0-521-40844-X, p. 88
↑ "Mean Free Path, Molecular Collisions". Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Retrieved 2011-11-08.
↑ Jennings, S (1988). "The mean free path in air". Journal of Aerosol Science. 19 (2): 159. doi:10.1016/0021-8502(88)90219-4.

[1] S. Chapman and T.G. Cowling, The mathematical theory of non-uniform gases, 3rd. edition, Cambridge University Press, 1990, ISBN 0-521-40844-X, p. 88

[2] "Mean Free Path, Molecular Collisions". Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Retrieved 2011-11-08.

[3] Jennings, S (1988). "The mean free path in air". Journal of Aerosol Science. 19 (2): 159. doi:10.1016/0021-8502(88)90219-4.

[۱]

[۲]

[۳]