Длина свободного пробега

Длина́ свободного пробега

(точнее — средняя длина свободного пробега, `l)

средняя длина пути, проходимого частицей между двумя последовательными соударениями с др. частицами. Понятием Д. с. п. широко пользуются при расчётах различных процессов переноса, например вязкости, теплопроводности, диффузии, электропроводности и др.

Согласно кинетической теории газов, молекулы от столкновения до столкновения движутся равномерно и прямолинейно. Если за 1 сек молекула проходит в среднем путь v, испытывая при этом ν упругих соударений с такими же молекулами, то

где n — число молекул в единице объёма (плотность газа), σ — Эффективное поперечное сечение молекулы. С повышением плотности газа (его давления) Д. с. п. уменьшается, т.к. растет число столкновений ν в 1 сек. Повышение температуры (интенсивности движения молекул) приводит к некоторому уменьшению σ и, следовательно, к росту `l. Для обычных молекулярных газов в нормальных условиях (См. Нормальные условия) (при атмосферном давлении и 20°С) `l ~ 10^-5 см, что примерно в 100 раз больше среднего расстояния между молекулами.

К частицам, движение и взаимодействие которых подчиняется законам квантовой механики (См. Квантовая механика), понятие Д. с. п. в ряде случаев также применимо (например, электроны проводимости в твёрдом теле, Нейтроны в слабо поглощающих средах, Фотоны в звёздах), но расчёт Д. с. п. для таких частиц более сложен.