Diferencia entre la trayectoria libre media y la presión

Diferencia Clave - Media Free Path vs Presión
 

La ruta libre media es la distancia promedio recorrida por una molécula en movimiento mientras choca con otras moléculas. Por lo tanto, se mide por unidades de medida de longitud. La trayectoria libre media se determina utilizando la velocidad promedio de una molécula, y la frecuencia de colisión desde la determinación de la trayectoria libre media usando las distancias es difícil. La presión es un término científico que se utiliza a menudo. Es la fuerza perpendicular aplicada a un área de superficie unitaria. La diferencia clave entre la trayectoria libre media y la presión es que significa camino libre medida como una distancia en metros, mientras que la presión se mide por la unidad SI Pascales (Pa).

CONTENIDO

1. Resumen y diferencia clave
2. ¿Qué es la ruta libre media?
3. Que es presion
4. Comparación lado a lado: trayectoria libre media frente a presión en forma tabular
6. Resumen

¿Qué es la ruta libre media??

La ruta libre media es la distancia promedio recorrida por una partícula en movimiento (un átomo, molécula o ion) entre colisiones (impactos sucesivos). Estas colisiones modifican la dirección o energía de las partículas en movimiento. Este término se denomina ruta libre media porque se calcula como un valor promedio. La trayectoria libre media se puede estimar utilizando la teoría cinética. La teoría cinética afirma que las moléculas de gas están en constante movimiento aleatorio con frecuentes colisiones entre sí. La ruta libre media se denota con el símbolo "λ". Consideremos un ejemplo para entender qué significa camino libre..

Figura 1: Movimiento de una molécula de gas con colisiones entre la molécula de gas y la pared del recipiente..

Cálculo de la trayectoria libre media

La ruta libre media de la molécula de gas en la imagen de arriba se da a continuación.

λ = (D1 + D2 + D3 + D4) / 4

Sin embargo, este tipo de cálculo no es posible porque las distancias entre cada colisión no se pueden determinar fácilmente. Por lo tanto, la trayectoria libre media se calcula de la siguiente manera.

λ = c / Z

Aquí, c es la velocidad promedio de una molécula de gas y Z es la frecuencia de colisión. La frecuencia de colisión es la velocidad a la que dos moléculas chocan entre sí. Por lo tanto, es igual a 1 / t (t es el tiempo promedio entre colisiones). Entonces la ecuación anterior se puede reorganizar de la siguiente manera.

λ = c / (1 / t)

λ = c t

Que es presion?

La presión es un término científico usado para nombrar la fuerza aplicada perpendicular a un área de superficie unitaria. Cuando se considera un fluido, la presión es la tensión en un punto dentro de un fluido. La unidad SI de medir la presión es Pascal (Pa). La presión se denota con el símbolo "P". Sin embargo, hay algunas unidades comunes usadas para medir la presión. Ej: N / m² (Newton por metro cuadrado), psi (la fuerza de libra por pulgada cuadrada), atm (atmósfera), 1/760 de atm se denomina como un torr.

Figura 2: La presión es la fuerza perpendicular aplicada a una superficie dividida por el área de superficie sobre la cual se ejerce la fuerza.

Ecuación para el cálculo de la presión

La presión se puede calcular utilizando la siguiente ecuación:

P = - (F / A)

Donde p es la presión, F es la magnitud de la fuerza que se aplica en un área de A. Hay varios tipos de presión.

1. Presión fluida - La fuerza de compresión en un punto dentro de un fluido..
2. Presión de explosión - La presión resultante de la ignición de gases explosivos..
3. Presión negativa - Hay ciertas condiciones donde la presión se vuelve negativa. Ej: cuando las fuerzas intermoleculares entre las moléculas del fluido superan las fuerzas repulsivas (que se crean debido al movimiento térmico).
4. Presión de un gas ideal. - la presión de un gas ideal se calcula utilizando P = nRT / V (donde P es la presión, n es la cantidad de sustancia, R es la constante de gas universal, V es el volumen y T es la temperatura del gas).
5. Presión de vapor - La presión de vapor que está en contacto con su fase líquida en un sistema termodinámico cerrado..

¿Cuál es la diferencia entre la trayectoria libre media y la presión?

Media de trayectoria libre frente a presión
La trayectoria libre media es la distancia promedio recorrida por una partícula en movimiento (un átomo, molécula o ion) entre colisiones (impactos sucesivos).	Presión es un término científico usado para nombrar la fuerza aplicada perpendicular a un área de superficie unitaria.
Unidad de medida
La trayectoria libre media se mide como una distancia en metros (a menudo se utiliza como micrómetros - μm).	La presión es medida por la unidad SI Pascales (Pa).
Teoría
La ruta libre media es la distancia recorrida por una partícula en movimiento.	La presión es la fuerza aplicada en un área unitaria (perpendicularmente).

Resumen - Media Free Path vs Presión

La trayectoria libre media es el promedio de las distancias recorridas por una molécula entre colisiones durante el movimiento. La presión es la fuerza aplicada en un área de superficie unitaria en una dirección perpendicular. La diferencia clave entre la trayectoria libre media y la presión es que la trayectoria libre media se mide como una distancia en metros, mientras que la presión se mide mediante la unidad SI Pascales (Pa).

Referencia:

1. "Mean Free Path". Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 de julio de 2016, Disponible aquí.
2. "Sendero libre medio". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28 de febrero de 2018., Disponible aquí.
3. “Ruta libre media”. Ruta libre media, colisiones moleculares, Disponible aquí.

Imagen de cortesía:

1. "Área de fuerza de presión" Por Klaus-Dieter Keller - Trabajo propio (CC BY-SA 3.0) vía Commons Wikimedia