Длина свободного пробега

(точнее — средняя длина свободного пробега, `

l)

средняя длина пути, проходимого частицей между двумя последовательными соударениями с др. частицами. Понятием Д. с. п. широко пользуются при расчётах различных процессов переноса, например вязкости, теплопроводности, диффузии, электропроводности и др.

Согласно кинетической теории газов, молекулы от столкновения до столкновения движутся равномерно и прямолинейно. Если за 1 сек молекула проходит в среднем путь v, испытывая при этом ν упругих соударений с такими же молекулами, то

где n — число молекул в единице объёма (плотность газа), σ — Эффективное поперечное сечение молекулы. С повышением плотности газа (его давления) Д. с. п. уменьшается, т.к. растет число столкновений ν в 1 сек. Повышение температуры (интенсивности движения молекул) приводит к некоторому уменьшению σ и, следовательно, к росту `l. Для обычных молекулярных газов в нормальных условиях (См. Нормальные условия) (при атмосферном давлении и 20°С) `l Длина свободного пробега 10^-5 см, что примерно в 100 раз больше среднего расстояния между молекулами.

К частицам, движение и взаимодействие которых подчиняется законам квантовой механики (См. Квантовая механика), понятие Д. с. п. в ряде случаев также применимо (например, электроны проводимости в твёрдом теле, Нейтроны в слабо поглощающих средах, Фотоны в звёздах), но расчёт Д. с. п. для таких частиц более сложен.

ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА - среднее расстояние, проходимое частицей между двумя последовательными столкновениями с другими частицами. Длина свободного пробега тем больше, чем меньше концентрация частиц.

free path

(частицы) free length, free path

ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА

(средняя длина свободного пробега, l), средняя длина пути, проходимого ч-цей между двумя последоват. соударениями с др. ч-цами. Т. к. столкновения могут быть разного типа — упругие, неупругие, с возбуждением или ионизацией и т. д. (см. СТОЛКНОВЕНИЯ АТОМНЫЕ), соответственно различают Д. с. п. между столкновениями того или иного типа. Понятие «Д. с. п.» впервые появилось в кинетической теории газов. Если за 1 с молекула газа проходит в среднем путь v, испытывая при этом n упругих соударений с такими же молекулами и двигаясь в интервале между соударениями равномерно и прямолинейно, то l=v/n=1/(ns?2), где n — число молекул в ед. объёма (плотность газа), a — сечение эффективное молекулы. Для обычных мол. газов в норм. условиях l =10-5 см, что примерно в 100 раз больше ср. расстояния между молекулами. Понятие «Д. с. п.» в кинетич. теории газов было обобщено и для систем слабо взаимодействующих ч-ц, образующих газоподобные системы (электронный газ в металлах и ПП, нейтроны в слабо поглощающих средах и т. п.). В теории неравновесных процессов естественно возникает нек-рая величина размерности длины, к-рую возможно истолковать как Д. с. п. Она входит в выражения для коэфф. разл. явлений переноса.

Д. с. п. заряженных частиц (электронов и ионов). При классическом рассмотрении понятия эффективного сечения и Д. с. п. по отношению к упругим столкновениям заряж. ч-ц теряют смысл, т. к. вз-ствие ионов (эл-нов) с атомами (молекулами) может происходить и на расстоянии. В рамках квант. механики, рассматривая упругие вз-ствия заряж. ч-ц, получают конечные значения для эфф. поперечного сечения и, следовательно, для Д. с. п., если вз-ствие убывает быстрее, чем 1/r3. В плазме можно определить Д. с. п. для упругих вз-ствий, считая, что радиус действия поля рассеивающих центров не превышает дебаевского радиуса экранирования. По отношению к неупругим процессам Д. с. п. определяется ср. расстоянием, к-рое проходит ион (эл-н) при данной скорости, прежде чем примет участие в процессе.

длина́ свобо́дного пробе́га

среднее расстояние, проходимое частицей между двумя последовательными столкновениями с другими частицами. Длина свободного пробега тем больше, чем меньше концентрация частиц.

* * *

ДЛИНА́ СВОБО́ДНОГО ПРОБЕ́ГА, среднее расстояние, проходимое частицей между двумя последовательными столкновениями с другими частицами. Длина свободного пробега тем больше, чем меньше концентрация частиц.

точнее - средняя длина свободного пробега - ср. расстояние I, проходимое частицей (напр., атомом, молекулой, электроном, ионом) между двумя последоват. её столкновениями с др. частицами. Напр., в кинетич. теории газов молекулы рассматривают как жёсткие шарики с эффективным диаметром d, а их Д. с. п. обратно пропорциональна d² и концентрации молекул п = p/kT, где р - давление газа, k - Больцмана постоянная, Т - термодинамич. темп-ра: l = const/(nd²). Для заряж. частиц (ионов и электронов) эта ф-ла неприменима, т. к. их взаимодействие нельзя рассматривать как упругое соударение "шариков". При нормальных условиях Д. с. п. молекул газов ок. 0,1 мкм.

(частицы) free length, free path

* * *

free length

яд. физ. distanza f di percorso libero

среднее расстояние, проходимое частицей между двумя по-следоват. столкновениями с др. частицами. Д. с. п. тем больше, чем меньше концентрация частиц.