分子平均自由程

通常用λ表示。一個分子在單位時間裏與其他分子碰撞的平均次數稱為平均碰撞頻率z。通過氣體分子的平均速率v，它與平均自由程λ之間有簡單的關係：v＝λ·z。理論分析表明，對於主要發生兩體碰撞的稀薄氣體，可求得平均碰撞頻率為：式中，n、d和σ＝πd2分別是氣體分子的平均相對速率、數密度、有效直徑和有效碰撞截面。故分子的平均自由程為：式中用到理想氣體的壓強公式p＝nkT。上式説明，温度一定時λ與壓強p成反比，壓強減小平均自由程增加。還可計算平均碰撞頻率和平均自由程的數值，如在標準狀況下，對於氮分子的z＝8.2×109秒−1，λ＝6.1×10−8米。考慮到氣體分子的有效直徑d～10−10米，故仍有λ≫d。説明儘管標準狀況下氣體數密度達到1025米−3的數量級，但它仍可相當正確地處理為理想氣體。 ^[1]