Pagrindinis skirtumas – vidutinis laisvas kelias ir slėgis
Vidutinis laisvas kelias – tai vidutinis atstumas, kurį nuvažiuoja judanti molekulė, susidūrusi su kitomis molekulėmis. Taigi jis matuojamas ilgio matavimo vienetais. Vidutinis laisvas kelias nustatomas naudojant vidutinį molekulės greitį, o susidūrimo dažnis, nes sunku nustatyti vidutinį laisvąjį kelią naudojant atstumus. Slėgis yra mokslinis terminas, kuris dažnai vartojamas. Tai statmena jėga, taikoma paviršiaus ploto vienetui. Pagrindinis skirtumas tarp vidutinio laisvojo kelio ir slėgio yra tas, kad vidutinis laisvas kelias matuojamas kaip atstumas metrais, o slėgis matuojamas SI vienetu Pascals (Pa).
Kas yra vidutinis laisvas kelias?
Vidutinis laisvas kelias yra vidutinis judančios dalelės (atomo, molekulės ar jono) nuvažiuotas atstumas tarp susidūrimų (nuoseklių smūgių). Šie susidūrimai keičia judančių dalelių kryptį arba energiją. Šis terminas vadinamas vidutiniu laisvu keliu, nes jis apskaičiuojamas kaip vidutinė vertė. Vidutinis laisvasis kelias gali būti įvertintas naudojant kinetinę teoriją. Kinetinė teorija teigia, kad dujų molekulės nuolatos atsitiktinai juda ir dažnai susiduria viena su kita. Vidutinis laisvas kelias žymimas simboliu „λ“. Panagrinėkime pavyzdį, kad suprastume, kas yra laisvas kelias.
1 pav. Dujų molekulės judėjimas susidūrus tarp dujų molekulės ir talpyklos sienelės.
Vidutinio laisvo kelio apskaičiavimas
Vidutinis laisvas dujų molekulės kelias aukščiau pateiktame paveikslėlyje pateiktas taip, kaip nurodyta toliau.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Tačiau tokio tipo skaičiavimas neįmanomas, nes atstumai tarp kiekvieno susidūrimo negali būti lengvai nustatomi. Taigi vidutinis laisvas kelias apskaičiuojamas taip.
λ={c} / Z
Čia {c} yra vidutinis dujų molekulės greitis, o Z yra susidūrimo dažnis. Susidūrimo dažnis yra greitis, kuriuo dvi molekulės susiduria viena su kita. Todėl jis lygus 1/t (t – vidutinis laikas tarp susidūrimų). Tada aukščiau pateiktą lygtį galima pertvarkyti taip.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Kas yra slėgis?
Slėgis yra mokslinis terminas, naudojamas įvardyti jėgą, taikomą statmenai paviršiaus ploto vienetui. Kalbant apie skystį, slėgis yra įtempis skysčio taške. Slėgio matavimo SI vienetas yra Pascal (Pa). Slėgis žymimas simboliu „P“. Tačiau yra keletas bendrų vienetų, naudojamų slėgiui matuoti. Pvz.: N/m2 (niutonas kvadratiniam metrui), psi (svaro jėga kvadratiniame colyje), atm (atmosfera), 1/760 atm įvardijama kaip vienas toras.
2 pav. Slėgis yra statmena jėga, veikiama paviršių, padalyta iš paviršiaus ploto, kurį veikia jėga.
Slėgio skaičiavimo lygtis
Slėgis gali būti apskaičiuojamas naudojant šią lygtį:
P=– (F/A)
Kur p yra slėgis, F yra jėgos, veikiančios A sritį, dydis. Yra keletas slėgio tipų.
- Skysčio slėgis – gniuždymo jėga skysčio taške.
- Sprogimo slėgis – slėgis, susidarantis užsidegus sprogioms dujoms.
- Neigiamas slėgis – yra tam tikrų sąlygų, kai slėgis tampa neigiamas. Pvz.: kai tarpmolekulinės jėgos tarp skysčio molekulių viršija atstūmimo jėgas (kurios susidaro dėl šiluminio judėjimo).
- Idealiųjų dujų slėgis – idealių dujų slėgis apskaičiuojamas naudojant P=nRT/V (kur P yra slėgis, n yra medžiagos kiekis, R yra universali dujų konstanta, V yra tūris, o T yra dujų temperatūra).
- Garų slėgis – garų, kurie liečiasi su skystąja faze uždaroje termodinaminėje sistemoje, slėgis.
Kuo skiriasi vidutinis laisvas kelias ir slėgis?
Vidutinis laisvas kelias prieš slėgį |
|
| Vidutinis laisvas kelias – tai vidutinis judančios dalelės (atomo, molekulės ar jono) nuvažiuotas atstumas tarp susidūrimų (nuoseklių smūgių). | Slėgis yra mokslinis terminas, naudojamas įvardyti jėgą, taikomą statmenai paviršiaus ploto vienetui. |
| Matavimo vienetas | |
| Vidutinis laisvas kelias matuojamas kaip atstumas metrais (dažnai naudojamas mikrometrais – μm). | Slėgis matuojamas SI vienetu Paskaliais (Pa). |
| Teorija | |
| Vidutinis laisvas kelias – tai judančios dalelės nuvažiuotas atstumas. | Slėgis yra jėga, veikianti ploto vienetą (statmenai). |
Santrauka – vidutinis laisvas kelias ir slėgis
Vidutinis laisvas kelias yra atstumų, kuriuos molekulė nuvažiuoja tarp susidūrimų judant, vidurkis. Slėgis – tai jėga, veikiama vieneto paviršiaus ploto statmena kryptimi. Pagrindinis skirtumas tarp vidutinio laisvojo kelio ir slėgio yra tas, kad vidutinis laisvas kelias matuojamas kaip atstumas metrais, o slėgis matuojamas SI vienetu Pascals (Pa).
