PROFILPELAJAR.COM

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

{\overline {\lambda }}={\frac {1}{{\sqrt {2}}\,\pi n_{0}d^{2}}},

gdzie:

n_{0}

– koncentracja cząsteczek gazu,

d

– 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