Anahtar Farkı – Ortalama Serbest Yol ve Basınç
Ortalama serbest yol, hareket eden bir molekülün diğer moleküllerle çarpışırken kat ettiği ortalama mesafedir. Bu nedenle, uzunluk ölçü birimleri ile ölçülür. Ortalama serbest yol, bir molekülün ortalama hızı kullanılarak belirlenir ve çarpışma frekansı, mesafeleri kullanarak ortalama serbest yolu belirlemek zordur. Basınç, sıklıkla kullanılan bilimsel bir terimdir. Birim yüzey alanına uygulanan dik kuvvettir. Ortalama serbest yol ve basınç arasındaki temel fark, ortalama serbest yolun metre cinsinden bir mesafe olarak, basıncın ise SI birimi Pascals (Pa) ile ölçülmesidir.
Özgür Yol Nedir?
Ortalama serbest yol, çarpışmalar (ardışık etkiler) arasında hareket eden bir parçacığın (bir atom, molekül veya iyon) kat ettiği ortalama mesafedir. Bu çarpışmalar, hareket eden parçacıkların yönünü veya enerjisini değiştirir. Bu terim, ortalama bir değer olarak hesaplandığından ortalama serbest yol olarak adlandırılır. Ortalama serbest yol, kinetik teori kullanılarak tahmin edilebilir. Kinetik teori, gaz moleküllerinin birbirleriyle sık çarpışmalarla sürekli rastgele hareket halinde olduğunu belirtir. Ortalama serbest yol “λ” sembolü ile gösterilir. Serbest yolun ne anlama geldiğini anlamak için bir örnek düşünelim.
Şekil 1: Gaz molekülü ile kabın duvarı arasındaki çarpışmalarla bir gaz molekülünün hareketi.
Ortalama Serbest Yol Hesaplama
Yukarıdaki resimde gaz molekülünün ortalama serbest yolu aşağıdaki gibidir.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Ancak bu tür bir hesaplama mümkün değildir çünkü her çarpışma arasındaki mesafeler kolayca belirlenemez. Dolayısıyla, ortalama serbest yol aşağıdaki gibi hesaplanır.
λ={c} / Z
Burada, {c} bir gaz molekülünün ortalama hızıdır ve Z, çarpışma frekansıdır. Çarpışma frekansı, iki molekülün birbiriyle çarpışma hızıdır. Bu nedenle, 1/t'ye eşittir (t, çarpışmalar arasındaki ortalama süredir). Daha sonra yukarıdaki denklem aşağıdaki gibi yeniden düzenlenebilir.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
Basınç nedir?
Basınç, birim yüzey alanına dik olarak uygulanan kuvveti adlandırmak için kullanılan bilimsel bir terimdir. Bir akışkan düşünüldüğünde, basınç, akışkan içindeki bir noktadaki strestir. Basıncı ölçmek için SI birimi Pascal'dır (Pa). Basınç “P” sembolü ile gösterilir. Bununla birlikte, basıncı ölçmek için kullanılan bazı yaygın birimler vardır. Örn: N/m2 (Newton bölü metrekare), psi (inç kare başına pound-kuvvet), atm (atmosfer), 1/760 atm bir torr olarak adlandırılır.
Şekil 2: Basınç, bir yüzeye uygulanan dik kuvvetin, kuvvetin uygulandığı yüzey alanına bölümüdür.
Basınç Hesaplama Denklemi
Basınç aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanabilir:
P=– (F/A)
p'nin basınç olduğu yerde, F, A alanına uygulanan kuvvetin büyüklüğüdür. Birkaç çeşit basınç vardır.
- Akışkan basıncı – akışkan içindeki bir noktadaki sıkıştırma kuvveti.
- Patlama basıncı – patlayıcı gazların tutuşmasından kaynaklanan basınç.
- Negatif basınç – basıncın negatif olduğu belirli koşullar vardır. Ör: akışkan molekülleri arasındaki moleküller arası kuvvetler itme kuvvetlerini aştığında (bu, termal hareket nedeniyle oluşur).
- İdeal gazın basıncı – ideal gazın basıncı P=nRT/V kullanılarak hesaplanır (burada P basınçtır, n madde miktarıdır, R evrensel gaz sabitidir, V hacim ve T gazın sıcaklığıdır).
- Buhar basıncı – kapalı bir termodinamik sistemde sıvı fazıyla temas halinde olan buharın basıncı.
Ortalama Serbest Yol ile Basınç Arasındaki Fark Nedir?
Baskıya Karşı Ortalama Serbest Yol |
|
| Ortalama serbest yol, hareketli bir parçacığın (bir atom, molekül veya iyon) çarpışmalar (ardışık etkiler) arasında kat ettiği ortalama mesafedir. | Basınç, birim yüzey alanına dik olarak uygulanan kuvveti adlandırmak için kullanılan bilimsel bir terimdir. |
| Ölçü Birimi | |
| Ortalama serbest yol, metre cinsinden mesafe olarak ölçülür (genellikle mikrometre – μm olarak kullanılır). | Basınç, SI birimi Pascal (Pa) ile ölçülür. |
| Teori | |
| Ortalama serbest yol, hareket eden bir parçacığın kat ettiği mesafedir. | Basınç, bir birim alana (dik olarak) uygulanan kuvvettir. |
Özet – Basınca Karşı Ortalama Serbest Yol
Ortalama serbest yol, hareket sırasında çarpışmalar arasında bir molekülün kat ettiği mesafelerin ortalamasıdır. Basınç, birim yüzey alanına dik yönde uygulanan kuvvettir. Ortalama serbest yol ile basınç arasındaki temel fark, ortalama serbest yolun metre cinsinden mesafe olarak, basıncın ise SI birimi Pascals (Pa) ile ölçülmesidir.
