基本介紹
- 中文名：氣體分子的平均自由程
- 氣體舉例：氫氣，氮氣，氧氣，二氧化碳等
- 定義：氣體分子相繼兩次碰撞間所走路程的平均值
術語介紹
由於氣體分子的數目很大，碰撞頻繁，運動的變化劇烈，故其自由程只有統計意義。以速率運動的分子,在d時間內走過υd的路程，受到碰撞的可幾次數是d,是碰撞頻率。一個分子相繼兩次碰撞的時間為。自由程(υ)為
氣體分子的平均自由程
氣體分子的平均自由程
氣體分子的平均自由程
由此得到的自由程與分子的速度有關，對各種速度求平均，就得到平均自由程。用平衡態的麥克斯韋分布求出的平均自由程有兩種。
氣體分子的平均自由程
① 麥克斯韋平均自由程。規定為氣體分子的平均速度與平均碰撞頻率之比。如此得到的平均自由程為
氣體分子的平均自由程
氣體分子的平均自由程
氣體分子的平均自由程
式中為分子的數密度，為分子的半徑。
氣體分子的平均自由程
② 泰特平均自由程。規定為氣體分子的速度與碰撞頻率之比的平均為=</>。如此算得的平均自由程為
氣體分子的平均自由程
1857年還未發現氣體分子的速度分布律，R.克勞修斯假定氣體分子的速率相同而方向不同，最先引入了自由程的概念。克勞修斯的自由程為。
氣體分子的平均自由程
氣體分子的平均自由程
通常所說的平均自由程是麥克斯韋平均自由程。利用理想氣體狀態方程=，可將平均自由程的公式換成溫度和壓強的函式
式中是玻耳茲曼常數。
氣體分子的平均自由程
標準狀態下，空氣分子的有效直徑為 3.5×10-10m，平均分子量為29，利用上述公式算出其平均自由程為=6.9×10m。可見,在標準狀態下，空氣分子的平均自由程約為其有效直徑的200倍。
氣體分子的平均自由程在氣體輸運的初級理論和真空技術、氣體放電等領域中，平均自由程都是常用的重要物理量。
氣體分子的平均自由程
