平均自由行程と圧力の違い

平均自由距離は、動いている分子が他の分子と衝突したときの平均的な移動距離のことです。そのため、長さ測定の単位で測定されます。平均自由範囲は距離で決めるのは難しいので、分子の平均速度と、衝突頻度を用いて決定する。圧力はよく使われる科学用語です。単位表面積にかかる垂直方向の力のことである。平均自由音域と圧力の大きな違いは、平均自由音域がメートル単位であるのに対し、圧力は国際単位系であるパスカル（Pa）単位で測定されることである。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 自由行程とは 3. 圧力とは 4. 横並び比較 - 平均自由行程と圧力の表形式 6. まとめ

平均自由行程は何ですか？

平均自由距離は、移動する粒子（原子、分子、イオン）が衝突（連続した衝突）の間に移動する距離の平均値である。これらの衝突は、移動する粒子の方向やエネルギーを変化させる。平均値として算出されるため、平均自由距離と呼ばれる。平均自由距離は、キネティック理論を用いて推定することができる。気体分子は常にランダムに運動しており、しばしば互いに衝突しているとするのが運動論である。平均フリーレンジは "λ "の記号で表される。フリーパスとは何かを理解するために、例を挙げて考えてみよう。

図1: 気体分子が容器の壁に衝突するときの運動。

平均フリーレンジ算出

上図の気体分子の平均的な自由範囲を以下に示す。

λ=(D1+D2+D3+D4)/4

しかし、各衝突の距離が容易に決定できないため、このような計算はできない。そこで、平均的なフリーレンジは以下のように計算される。

λ = {c}/Z

ここで、{c}は気体分子の平均速度、Zは衝突頻度である。衝突周波数とは、2つの分子が互いに衝突する割合のことである。したがって、1/t（tは衝突間の平均時間）に等しくなる。そして、上記の式は以下のように並べ替えることができる。

λ = {c}/(1/t)

λ = {c}t

圧力は何ですか？

圧力とは、科学用語で単位面積に垂直な力の名称として使われる。流体を考えるとき、圧力は流体中のある一点における応力である。圧力を表す国際単位は「パスカル（Pa）」。圧力は "P "という記号で表されます。しかし、圧力を測定するために使用される一般的な単位はいくつかあります。例：N/m2（ニュートン毎平方メートル）、psi（ポンド毎平方インチ）、atm（大気）、1atmの760分の1を1torrと呼ぶ。

図2：圧力とは、表面に加わる垂直方向の力を、力が加わった部分の表面積で割ったもの。

圧力計算式

圧力は以下の式で計算できます。

P=-(F/A)

ここで、pは圧力、Fは面積Aに作用する力の大きさです。圧力にはいくつかの種類があります。

1. 流体圧力 - 流体内のある点にかかる圧縮力。
2. 爆発圧力 - 爆発性ガスの点火によって生じる圧力。
3. 負圧-圧力が負になる条件***がある。例：流体分子間の分子間力が反発力（熱運動により発生する）を上回った場合。
4. 理想気体の圧力 - 理想気体の圧力は、P=nRT/V（Pは圧力、nは物質量、Rは万能気体係数、Vは体積、Tは気体の温度）で計算されます。
5. 蒸気圧-閉じた熱力学系でその液相に接している蒸気の圧力。

平均自由行程と圧力の違い

概要 - 平均自由行程 vs. 圧力

平均自由距離は、分子が運動する際に衝突の間に移動する距離の平均値である。圧力とは、単位面積あたり垂直方向にかかる力のことです。平均自由音域と圧力の大きな違いは、平均自由音域がメートル単位であるのに対し、圧力は国際単位系であるパスカル（Pa）単位で測定されることである。

引用

1 "ミーンフリーパス"。ケミストリープレイブック、歌詞、2016年7月21日、こちらでご覧いただけます。"平均自由経路" ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年2月28日、利用可能。平均自由行程。平均自由範囲、分子衝突、こちらで入手可能2 "Mean free path", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2018年2月28日, tr.「平均自由行程, 平均自由行程, 分子衝突, その