Ազատ վազքի երկարություն

Կաղապար:Անաղբյուր Ազատ վազքի երկարություն, մասնիկի (մոլեկուլի, ատոմի, տարրական մասնիկի) անցած ճանապարհը ուրիշ մասնիկների հետ երկու հաջորդական բախումների միջև։

Ազատ վազքի միջին երկարությունը կինետիկական տեսության մեջ

Ազատ վազքի երկարությունը միկրոմասնիկների, օրինակ՝ մոլեկուլների քաոսային շարժման հետևանքով փոփոխվում է, ուստի օգտվում են ազատ վազքի միջին երկարությունից, որը գազի կինետիկական տեսության մեջ այն միջին ճանապարհն է, որը մոլեկուլն անցնում է այլ մոլեկուլների հետ երկու հաջորդական բախումների միջև։ Տրված ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում ազատ վազքի միջին երկարությունը բնութագրական է գազի բոլոր մոլեկուլների համար և որոշվում է միջին արագության ($\overline{v}$) և ժամանակի միավորում բախումների ($\nu$) հարաբերությամբ՝

$\lambda =\frac{\overline{v}}{\nu }=\frac{1}{\sqrt{2}\sigma n}$

ո-ը մասնիկների թիվն է ծավալի միավորում (կոնցենտրացիան), իսկ σ-ն՝ բախումների էֆեկտիվ կտրվածքը։ Ազատ վազքի երկարությունը կարելի է արտահայտել մետրերով՝

$\ell =\frac{k_{\mathrm{B}}T}{\sqrt{2}\pi d^{2}p}$

որտեղ k_B-ն Բոլցմանի հաստատունն է, T-ն՝ ջերմաստիճանը կելվիններով, p-ն՝ ճնշումը պասկալներով, իսկ d-ն՝ գազի մասնիկների տրամագիծը մետրերով։

Հետևյալ աղյուսակում բերված են ազատ վազքի երկարության որոշ արժեքներ օդի համար, սենյակային ջերմաստիճանում, տարբեր ճնշումների դեպքում։

Վակուումի աստիճանը	Ճնշում	Մոլեկուլ/սմ3	Մոլեկուլ/մ3	Ազատ վազքի միջին երկարություն
Արտաքին ճնշում	1013	2.7 × 1019	2.7 × 1025	68 նմ
Ցածր վակուում	300 – 1	1019 – 1016	1025 – 1022	0.1 – 100 մկմ
Միջին վակուում	1 – 10−3	1016 – 1013	1022 – 1019	0.1 – 100 մմ
Բարձր վակուում	10−3 – 10−7	1013 – 109	1019 – 1015	10 ամ – 1 կմ
Գերբարձր վակուում	10−7 – 10−12	109 – 104	1015 – 1010	1 կմ – 105 կմ
Խիստ բարձր վակուում	<10−12	<104	<1010	>105 կմ