什么是氣體分子運(yùn)動(dòng)平均自由程

來源：岐昱實(shí)業(yè)（上海）有限公司 2021年08月12日 11:55

自由程是指一個(gè)分子與其它分子相繼兩次碰撞之間，經(jīng)過的直線路程。對(duì)個(gè)別分子而言，自由程時(shí)長(zhǎng)時(shí)短，但大量分子的自由程具有確定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。大量分子自由程的平均值稱為平均自由程。為說明平均自由程，需引入理想氣體自由運(yùn)動(dòng)與分子平均碰撞頻率兩個(gè)概念。

一、理想氣體自由運(yùn)動(dòng)

致使理想氣體分子作雜亂無章的運(yùn)動(dòng)的原因是氣體分子間在作十分頻繁的碰撞，碰撞使分子不斷改變運(yùn)動(dòng)方向與速率大小，而且這種改變*是隨機(jī)的。按照理想氣體基本假定，分子在兩次碰撞之間可看做勻速直線運(yùn)動(dòng)，也就是說，分子在運(yùn)動(dòng)中沒有受到分子力作用，因而是自由的。

二、分子平均碰撞頻率

平衡態(tài)氣體中，單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)分子平均碰撞的次數(shù)稱為分子平均碰撞頻率。

三、氣體分子平均自由程

由于平均說來，一個(gè)平均速率為v的分子，它在t秒內(nèi)所走過的路程為vt，該分子在*過程中不斷被碰撞而改變方向形成曲曲折折軌跡線。因t秒內(nèi)受碰n次，則兩次碰撞之間走過的平均路程，即平均自由程為vt/n.

概念延伸

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氮?dú)夥肿拥钠骄鲎差l率為1.2×10^10次/s，平均自由程為3.8×10^(-8）m，這說明氣體分子相互碰撞非常頻繁，即使在1μs時(shí)間內(nèi)，也平均碰撞10次。氣體趨于平衡態(tài)需借助頻繁的碰撞，氣體能量、動(dòng)量與質(zhì)量的輸運(yùn)也需借助碰撞，所以碰撞頻率及平均自由程是決定系統(tǒng)微觀過程的十分重要的特征量。

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