Põhierinevus – keskmine vaba tee vs rõhk
Keskmine vaba tee on keskmine vahemaa, mille liikuv molekul läbib teiste molekulidega kokkupõrkel. Seetõttu mõõdetakse seda pikkuse mõõtühikutega. Keskmine vaba tee määratakse molekuli keskmise kiiruse ja kokkupõrkesageduse abil, kuna keskmise vaba tee määramine vahemaade abil on keeruline. Surve on teaduslik termin, mida sageli kasutatakse. See on pindalaühikule rakendatav risti jõud. Peamine erinevus keskmise vaba tee ja rõhu vahel on see, et keskmist vaba teed mõõdetakse kaugusena meetrites, samas kui rõhku mõõdetakse SI ühikuga Pascals (Pa).
Mis on keskmine vaba tee?
Keskmine vaba tee on liikuva osakese (aatom, molekul või ioon) keskmine läbitud vahemaa kokkupõrgete (järjestikuste kokkupõrgete) vahel. Need kokkupõrked muudavad liikuvate osakeste suunda või energiat. Seda terminit nimetatakse keskmiseks vabaks teeks, kuna see arvutatakse keskmise väärtusena. Keskmist vaba teekonda saab hinnata kineetilise teooria abil. Kineetiline teooria väidab, et gaasimolekulid on pidevas juhuslikus liikumises koos sagedaste kokkupõrgetega. Keskmine vaba tee on tähistatud sümboliga "λ". Vaatleme näidet, et mõista, mis on keskmine vaba tee.
Joonis 1: gaasimolekuli liikumine gaasimolekuli ja mahuti seina vahelise kokkupõrkega.
Keskmise vaba tee arvutamine
Gaasi molekuli keskmine vaba tee ülaloleval pildil on esitatud järgmiselt.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Samas pole seda tüüpi arvutus võimalik, kuna iga kokkupõrke vahelisi kaugusi ei ole võimalik lihts alt määrata. Seega arvutatakse keskmine vaba tee järgmiselt.
λ={c} / Z
Siin on {c} gaasimolekuli keskmine kiirus ja Z on kokkupõrke sagedus. Kokkupõrke sagedus on kiirus, millega kaks molekuli üksteisega põrkuvad. Seetõttu võrdub see 1/t (t on keskmine aeg kokkupõrgete vahel). Seejärel saab ül altoodud võrrandi ümber korraldada järgmiselt.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Mis on rõhk?
Rõhk on teaduslik termin, mida kasutatakse pindalaühikuga risti rakendatava jõu nimetamiseks. Kui vaadeldakse vedelikku, on rõhk pinge vedelikus mingis punktis. Rõhu mõõtmise SI-ühik on Pascal (Pa). Rõhk on tähistatud sümboliga "P". Rõhu mõõtmiseks kasutatakse siiski mitmeid tavalisi ühikuid. Näide: N/m2 (njuutonit ruutmeetri kohta), psi (nael-jõud ruuttolli kohta), atm (atmosfäär), 1/760 atm on nimetatud üheks torriks.
Joonis 2: rõhk on pinnale rakendatav risti jõud, mis on jagatud pindalaga, millele jõud avaldatakse.
Rõhu arvutamise võrrand
Rõhku saab arvutada järgmise võrrandi abil:
P=– (F/A)
Kus p on rõhk, F on A-piirkonnale mõjuva jõu suurus. Rõhku on mitut tüüpi.
- Vedeliku rõhk – survejõud vedelikus olevale punktile.
- Plahvatusrõhk – rõhk, mis tekib plahvatusohtlike gaaside süttimisel.
- Negatiivne rõhk – on teatud tingimused, kus rõhk muutub negatiivseks. Nt: kui vedelikumolekulide vahelised molekulidevahelised jõud ületavad tõukejõude (mis tekivad termilise liikumise tõttu).
- Ideaalse gaasi rõhk – ideaalse gaasi rõhk arvutatakse kasutades P=nRT/V (kus P on rõhk, n on aine kogus, R on universaalne gaasikonstant, V on maht ja T on gaasi temperatuur).
- Aururõhk – suletud termodünaamilises süsteemis vedela faasiga kontaktis oleva auru rõhk.
Mis vahe on keskmisel vabal teel ja rõhul?
Keskmine vaba tee vs rõhk |
|
| Keskmine vaba tee on liikuva osakese (aatom, molekul või ioon) keskmine läbitud vahemaa kokkupõrgete (järjestikuste kokkupõrgete) vahel. | Rõhk on teaduslik termin, mida kasutatakse pindalaühikuga risti rakendatava jõu nimetamiseks. |
| Mõõtühik | |
| Keskmist vaba teekonda mõõdetakse kaugusena meetrites (kasutatakse sageli mikromeetrites – μm). | Rõhku mõõdetakse SI ühikuga Pascals (Pa). |
| Teooria | |
| Keskmine vaba tee on liikuva osakese läbitud vahemaa. | Rõhk on pindalaühikule (risti) rakendatav jõud. |
Kokkuvõte – keskmine vaba tee vs rõhk
Keskmine vaba tee on molekuli läbitud vahemaade keskmine kokkupõrgete vahel liikumise ajal. Rõhk on pindalaühikule ristisuunas rakendatav jõud. Peamine erinevus keskmise vaba tee ja rõhu vahel on see, et keskmist vaba teekonda mõõdetakse kaugusena meetrites, samas kui rõhku mõõdetakse SI-ühikuga Pascals (Pa).
