Diferencia clave: trayectoria libre media frente a presión
El camino libre medio 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. El camino libre medio se determina usando la velocidad promedio de una molécula y la frecuencia de colisión, ya que es difícil determinar el camino libre medio usando las distancias. La presión es un término científico que se usa a menudo. Es la fuerza perpendicular aplicada sobre una unidad de superficie. La diferencia clave entre el camino libre medio y la presión es que el camino libre medio se mide como una distancia en metros, mientras que la presión se mide con la unidad SI Pascal (Pa).
¿Qué es el camino libre medio?
El camino libre medio 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 la energía de las partículas en movimiento. Este término se denomina camino libre medio porque se calcula como un valor medio. El camino libre medio se puede estimar utilizando la teoría cinética. La teoría cinética establece que las moléculas de gas están en constante movimiento aleatorio con frecuentes colisiones entre sí. El camino libre medio se denota con el símbolo “λ”. Consideremos un ejemplo para entender qué es el camino libre medio.
Figura 1: Movimiento de una molécula de gas con colisiones entre la molécula de gas y la pared del recipiente.
Cálculo del camino libre medio
El camino libre medio de la molécula de gas en la imagen de arriba se muestra 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, el camino libre medio 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 tanto, es igual a 1/t (t es el tiempo medio entre colisiones). Entonces la ecuación anterior se puede reorganizar de la siguiente manera.
λ={c} / (1/t)
λ={c} t
¿Qué es la presión?
Presión es un término científico que se utiliza para denominar la fuerza aplicada perpendicularmente a una unidad de superficie. Cuando se considera un fluido, la presión es la tensión en un punto dentro de un fluido. La unidad SI para medir la presión es Pascal (Pa). La presión se indica con el símbolo "P". Sin embargo, existen varias unidades comunes que se utilizan para medir la presión. Ej: N/m2 (Newton por metro cuadrado), psi (la libra de fuerza por pulgada cuadrada), atm (atmósfera), 1/760 de atm se denomina torr.
Figura 2: La presión es la fuerza perpendicular aplicada sobre una superficie dividida por el área de la superficie sobre la que se ejerce la fuerza.
Ecuación para el cálculo de la presión
La presión se puede calcular con la siguiente ecuación:
P=– (F/A)
Donde p es la presión, F es la magnitud de la fuerza que se aplica sobre un área de A. Hay varios tipos de presión.
- Presión de fluido: la fuerza de compresión en un punto dentro de un fluido.
- Presión de explosión: la presión resultante de la ignición de gases explosivos.
- Presión negativa: hay ciertas condiciones en las que la presión se vuelve negativa. Ej: cuando las fuerzas intermoleculares entre las moléculas de fluido superan las fuerzas de repulsión (que se crean debido al movimiento térmico).
- Presión de un gas ideal: la presión de un gas ideal se calcula usando P=nRT/V (donde P es la presión, n es la cantidad de sustancia, R es la constante universal de los gases, V es la volumen y T es la temperatura del gas).
- Presión de vapor: la presión del 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?
Recorrido libre medio frente a presión |
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| El camino libre medio es la distancia promedio recorrida por una partícula en movimiento (un átomo, molécula o ion) entre colisiones (impactos sucesivos). | Presión es un término científico que se utiliza para denominar la fuerza aplicada perpendicularmente a una unidad de superficie. |
| Unidad de medida | |
| La ruta libre media se mide como una distancia en metros (a menudo se usa como micrómetros, μm). | La presión se mide en la unidad SI Pascales (Pa). |
| Teoría | |
| El camino libre medio es la distancia recorrida por una partícula en movimiento. | La presión es la fuerza aplicada sobre una unidad de área (perpendicularmente). |
Resumen: recorrido libre medio frente a presión
El camino libre medio es el promedio de distancias recorridas por una molécula entre colisiones durante el movimiento. La presión es la fuerza aplicada sobre una unidad de superficie en una dirección perpendicular. La diferencia clave entre el camino libre medio y la presión es que el camino libre medio se mide como una distancia en metros, mientras que la presión se mide con la unidad SI Pascal (Pa).
