Galvenā atšķirība - vidējais brīvais ceļš pret spiedienu
Vidējais brīvais ceļš ir vidējais attālums, ko veic kustīga molekula, saduroties ar citām molekulām. Tādējādi to mēra ar garuma mērvienībām. Vidējais brīvais ceļš tiek noteikts, izmantojot molekulas vidējo ātrumu, un sadursmes biežums, jo ir grūti noteikt vidējo brīvo ceļu, izmantojot attālumus. Spiediens ir zinātnisks termins, ko bieži lieto. Tas ir perpendikulārais spēks, kas pielikts uz virsmas laukuma vienību. Galvenā atšķirība starp vidējo brīvo ceļu un spiedienu ir tāda, ka vidējo brīvo ceļu mēra kā attālumu metros, bet spiedienu mēra ar SI vienību Pascals (Pa).
Kas ir vidējais brīvais ceļš?
Vidējais brīvais ceļš ir vidējais attālums, ko veic kustīga daļiņa (atoms, molekula vai jons) starp sadursmēm (secīgiem triecieniem). Šīs sadursmes maina kustīgo daļiņu virzienu vai enerģiju. Šo terminu sauc par vidējo brīvo ceļu, jo tas tiek aprēķināts kā vidējā vērtība. Vidējo brīvo ceļu var novērtēt, izmantojot kinētisko teoriju. Kinētiskā teorija apgalvo, ka gāzes molekulas atrodas pastāvīgā nejaušā kustībā ar biežām sadursmēm viena ar otru. Vidējais brīvais ceļš ir apzīmēts ar simbolu “λ”. Apskatīsim piemēru, lai saprastu, kas ir vidējais brīvais ceļš.
1. attēls. Gāzes molekulas kustība ar sadursmēm starp gāzes molekulu un tvertnes sienu.
Vidējā brīvā ceļa aprēķins
Gāzes molekulas vidējais brīvais ceļš augšējā attēlā ir norādīts tālāk.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Tomēr šāda veida aprēķini nav iespējami, jo attālumus starp katru sadursmi nav iespējams viegli noteikt. Tādējādi vidējais brīvais ceļš tiek aprēķināts šādi.
λ={c}/Z
Šeit {c} ir gāzes molekulas vidējais ātrums un Z ir sadursmes biežums. Sadursmes biežums ir ātrums, ar kādu divas molekulas saduras viena ar otru. Tāpēc tas ir vienāds ar 1/t (t ir vidējais laiks starp sadursmēm). Tad iepriekš minēto vienādojumu var pārkārtot šādi.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Kas ir spiediens?
Spiediens ir zinātnisks termins, ko izmanto, lai nosauktu spēku, kas pielikts perpendikulāri virsmas laukuma vienībai. Ja ņem vērā šķidrumu, spiediens ir spriegums šķidruma punktā. Spiediena mērīšanas SI mērvienība ir Paskāls (Pa). Spiediens ir apzīmēts ar simbolu “P”. Tomēr spiediena mērīšanai tiek izmantotas vairākas izplatītas vienības. Piemēram: N/m2 (ņūtons uz kvadrātmetru), psi (mārciņas spēks uz kvadrātcollu), atm (atmosfēra), 1/760 atm ir nosaukts kā viens tors.
2. attēls. Spiediens ir perpendikulārais spēks, kas pielikts virsmai, dalīts ar virsmas laukumu, uz kuru spēks tiek iedarbināts.
Spiediena aprēķināšanas vienādojums
Spiedienu var aprēķināt, izmantojot šādu vienādojumu:
P=– (F/A)
Kur p ir spiediens, F ir spēka lielums, kas iedarbojas uz A laukumu. Ir vairāki spiediena veidi.
- Šķidruma spiediens - spiedes spēks šķidruma punktā.
- Eksplozijas spiediens - spiediens, ko rada sprādzienbīstamu gāzu aizdegšanās.
- Negatīvs spiediens – ir noteikti apstākļi, kad spiediens kļūst negatīvs. Piemēram: ja starpmolekulārie spēki starp šķidruma molekulām pārsniedz atgrūšanas spēkus (kas rodas termiskās kustības dēļ).
- Ideālās gāzes spiediens – ideālās gāzes spiedienu aprēķina, izmantojot P=nRT/V (kurā P ir spiediens, n ir vielas daudzums, R ir universālā gāzes konstante, V ir tilpums un T ir gāzes temperatūra).
- Tvaika spiediens – tvaiku spiediens, kas slēgtā termodinamiskā sistēmā saskaras ar šķidro fāzi.
Kāda ir atšķirība starp vidējo brīvo ceļu un spiedienu?
Vidējais brīvais ceļš pret spiedienu |
|
| Vidējais brīvais ceļš ir kustīgas daļiņas (atoma, molekulas vai jona) vidējais attālums starp sadursmēm (secīgiem triecieniem). | Spiediens ir zinātnisks termins, ko izmanto, lai nosauktu spēku, kas pielikts perpendikulāri virsmas laukuma vienībai. |
| Mērvienība | |
| Vidējais brīvais ceļš tiek mērīts kā attālums metros (bieži izmanto kā mikrometrus – μm). | Spiedienu mēra ar SI vienību Paskāli (Pa). |
| Teorija | |
| Vidējais brīvais ceļš ir kustīgas daļiņas nobrauktais attālums. | Spiediens ir spēks, kas tiek pielikts uz laukuma vienību (perpendikulāri). |
Kopsavilkums - vidējais brīvais ceļš pret spiedienu
Vidējais brīvais ceļš ir vidējais attālums, ko molekula veic starp sadursmēm kustības laikā. Spiediens ir spēks, kas tiek pielikts uz virsmas laukuma vienību perpendikulārā virzienā. Galvenā atšķirība starp vidējo brīvo ceļu un spiedienu ir tāda, ka vidējo brīvo ceļu mēra kā attālumu metros, bet spiedienu mēra ar SI vienību Paskāli (Pa).
