Ազատ վազքի երկարություն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Ազատ վազքի երկարություն, մասնիկի (մոլեկուլի, ատոմի, տարրական մասնիկի) անցած ճանապարհը ուրիշ մասնիկների հետ երկու հաջորդական բախումների միջև։

Ազատ վազքի միջին երկարությունը կինետիկական տեսության մեջ[խմբագրել]

Ազատ վազքի երկարությունը միկրոմասնիկների, օրինակ՝ մոլեկուլների քաոսային շարժման հետևանքով փոփոխվում է, ուստի օգտվում են ազատ վազքի միջին երկարությունից, որը գազի կինետիկական տեսության մեջ այն միջին ճանապարհն է, որը մոլեկուլն անցնում է այլ մոլեկուլների հետ երկու հաջորդական բախումների միջև։ Տրված ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում ազատ վազքի միջին երկարությունը բնութագրական է գազի բոլոր մոլեկուլների համար և որոշվում է միջին արագության ({\bar{v}}) և ժամանակի միավորում բախումների ({\nu}) հարաբերությամբ՝

 \lambda = \frac{\bar{v}} {\nu} =  \frac{1}{\sqrt{2} \sigma n}

ո-ը մասնիկների թիվն է ծավալի միավորում (կոնցենտրացիան), իսկ σ-ն՝ բախումների էֆեկտիվ կտրվածքը։ Ազատ վազքի երկարությունը կարելի է արտահայտել մետրերով՝

 \ell = \frac{k_{\rm B}T}{\sqrt 2 \pi d^2 p}

որտեղ kBԲոլցմանի հաստատունն է, T-ն՝ ջերմաստիճանը կելվիններով, p-ն՝ ճնշումը պասկալներով, իսկ d-ն՝ գազի մասնիկների տրամագիծը մետրերով։

Հետևյալ աղյուսակում բերված են ազատ վազքի երկարության որոշ արժեքներ օդի համար, սենյակային ջերմաստիճանում, տարբեր ճնշումների դեպքում։

Վակուումի աստիճանը Ճնշում Մոլեկուլ/սմ3 Մոլեկուլ/մ3 Ազատ վազքի միջին երկարություն
Արտաքին ճնշում 1013 2.7 × 1019 2.7 × 1025 68 նմ
Ցածր վակուում 300 – 1 1019 – 1016 1025 – 1022 0.1 – 100 մկմ
Միջին վակուում 1 – 10−3 1016 – 1013 1022 – 1019 0.1 – 100 մմ
Բարձր վակուում 10−3 – 10−7 1013 – 109 1019 – 1015 10 ամ – 1 կմ
Գերբարձր վակուում 10−7 – 10−12 109 – 104 1015 – 1010 1 կմ – 105 կմ
Խիստ բարձր վակուում <10−12 <104 <1010 >105 կմ