Średnia droga swobodna – średnia droga, jaką przebywa cząstka (także atom lub cząsteczka) poruszająca się w ośrodku materialnym między kolejnymi zderzeniami z cząstkami tego ośrodka. Pojęcie to jest stosowane w bardzo wielu dziedzinach fizyki.
Zastosowania Pojęcie średniej drogi swobodnej odgrywa istotną rolę w badaniu zjawisk dyfuzji i transportu. Fizyka ciała stałego wiąże średnią drogę swobodną nośników ładunku z ich ruchliwością, a w konsekwencji z przewodnictwem elektrycznym substancji. Średnia droga swobodna elektronów jest też ważnym pojęciem przy badaniu wyładowań elektrycznych w gazach. W radiologii mierzy się czasem grubość ośrodka w średnich drogach swobodnych cząstek przenoszących dany rodzaj promieniowania (kwanty gamma, cząstki cząstka alfa itp.). W fizyce cząstek elementarnych używa się w podobny sposób pokrewnego pojęcia drogi radiacyjnej. W astronomii rozpatruje się średnią drogę swobodną promieniowania bądź elektronów w ośrodku międzygwiazdowym lub w atmosferze gwiazdy.
W teorii kinetycznej gazów Przyjmując model cząsteczek gazu jako sztywnych kulek, można wyznaczyć średnią drogę swobodną tych cząsteczek w określonych warunkach. Jest ona dana wzorem
gdzie: – koncentracja cząsteczek gazu, – efektywna średnica cząsteczki.
Średnia droga swobodna cząsteczki gazu jest stosowana jako miara jakości próżni. Jest również podstawą definicji próżni w znaczeniu technicznym. Poniższa tabela prezentuje przykłady drogi swobodnej cząsteczek powietrza
ciśnienie koncentracja Powietrze hPa cz./m³ m warunki normalne 1013 2,7·1025 68·10−9 próżnia kosmiczna ~10−7 ~1015 ~1000
Zobacz też doświadczenie Borna i Bormann
Kategoria:Mechanika statystyczna