Diferença entre o caminho livre médio e a pressão

Diferença de chave - caminho livre médio vs pressão
 

Caminho livre médio é a distância média percorrida por uma molécula em movimento enquanto colide com outras moléculas. Portanto, é medido por unidades de medida de comprimento. O caminho livre médio é determinado usando a velocidade média de uma molécula, e a frequência de colisão desde a determinação do caminho livre médio usando as distâncias é difícil. Pressão é um termo científico que é frequentemente usado. É a força perpendicular aplicada em uma área de superfície da unidade. A principal diferença entre o caminho livre médio e a pressão é que caminho livre médio é medida como uma distância em metros, enquanto a pressão é medida pela unidade SI Pascals (Pa).

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é caminho livre médio
3. O que é pressão
4. Comparação lado a lado - caminho livre médio versus pressão em forma de tabela
6. Resumo

O que é caminho livre médio?

O caminho livre médio é a distância média percorrida por uma partícula em movimento (átomo, molécula ou íon) entre colisões (impactos sucessivos). Essas colisões modificam a direção ou a energia das partículas em movimento. Esse termo é chamado caminho livre médio porque é calculado como um valor médio. O caminho livre médio pode ser estimado usando a teoria cinética. A teoria cinética afirma que as moléculas de gás estão em constante movimento aleatório, com colisões frequentes entre si. O caminho livre médio é indicado pelo símbolo "λ". Vamos considerar um exemplo para entender o que significa caminho livre.

Figura 1: Movimento de uma molécula de gás com colisões entre a molécula de gás e a parede do recipiente.

Cálculo de caminho livre médio

O caminho livre médio da molécula de gás na imagem acima é dado como abaixo.

λ = (D1 + D2 + D3 + D4) / 4

No entanto, esse tipo de cálculo não é possível porque as distâncias entre cada colisão não podem ser determinadas facilmente. Portanto, o caminho livre médio é calculado da seguinte forma.

λ = c / Z

Aqui, c é a velocidade média de uma molécula de gás e Z é a frequência de colisão. A frequência de colisão é a taxa na qual duas moléculas colidem umas com as outras. Portanto, é igual a 1 / t (t é o tempo médio entre colisões). Em seguida, a equação acima pode ser reorganizada da seguinte maneira.

λ = c / (1 / t)

λ = c t

O que é pressão?

Pressão é um termo científico usado para nomear a força aplicada perpendicular a uma área de superfície da unidade. Quando um fluido é considerado, a pressão é o estresse em um ponto dentro de um fluido. A unidade SI de medição da pressão é Pascal (Pa). A pressão é indicada pelo símbolo "P". No entanto, existem algumas unidades comuns usadas para medir a pressão. Ex: N / m² (Newton por metro quadrado), psi (a libra-força por polegada quadrada), atm (atmosfera), 1/760 de atm é nomeado como um torr.

Figura 2: Pressão é a força perpendicular aplicada em uma superfície dividida pela área da superfície em que a força é exercida.

Equação para Cálculo da Pressão

A pressão pode ser calculada usando a seguinte equação:

P = - (F / A)

Onde p é a pressão, F é a magnitude da força aplicada em uma área de A. Existem vários tipos de pressão.

1. Pressão do fluido - a força compressiva em um ponto dentro de um fluido.
2. Pressão de explosão - a pressão resultante da ignição de gases explosivos.
3. Pressão negativa - existem certas condições em que a pressão se torna negativa. Ex: quando as forças intermoleculares entre moléculas de fluido excedem as forças repulsivas (criadas devido ao movimento térmico).
4. Pressão de um gás ideal - a pressão de um gás ideal é calculada usando P = nRT / V (em que P é a pressão, n é a quantidade de substância, R é a constante universal de gás, V é o volume e T é a temperatura do gás).
5. Pressão de vapor - a pressão do vapor que está em contato com sua fase líquida em um sistema termodinâmico fechado.

Qual é a diferença entre o caminho livre médio e a pressão?

Caminho livre médio vs pressão
Caminho livre médio é a distância média percorrida por uma partícula em movimento (átomo, molécula ou íon) entre colisões (impactos sucessivos).	Pressão é um termo científico usado para nomear a força aplicada perpendicular a uma área de superfície unitária.
Unidade de medida
O caminho livre médio é medido como uma distância em metros (frequentemente usada como micrômetros - μm).	A pressão é medida pela unidade SI Pascals (Pa).
Teoria
Caminho livre médio é a distância percorrida por uma partícula em movimento.	Pressão é a força aplicada em uma área da unidade (perpendicularmente).

Resumo - Caminho Livre Médio vs Pressão

Caminho livre médio é a média das distâncias percorridas por uma molécula entre colisões durante o movimento. Pressão é a força aplicada em uma área de superfície da unidade em uma direção perpendicular. A principal diferença entre o caminho livre médio e a pressão é que o caminho livre médio é medido como uma distância em metros, enquanto a pressão é medida pela unidade SI Pascals (Pa).

Referência:

1. “Caminho Livre Médio.” LibreTexts, 21 de julho de 2016, Disponível aqui.
2. "Caminho livre médio". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28 de fevereiro de 2018, disponível aqui.
3. "Caminho Livre Médio". Caminho livre médio, colisões moleculares, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. ”Área de força de pressão” Por Klaus-Dieter Keller - Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia