Длина свободного пробега

Определение "Длина свободного пробега" в Большой Советской Энциклопедии

Длина свободного пробега (точнее - средняя длина свободного пробега, `l), средняя длина пути, проходимого частицей между двумя последовательными соударениями с др. частицами. Понятием Длина свободного пробега 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 n упругих соударений с такими же молекулами, то

где n - число молекул в единице объёма (плотность газа), s - эффективное поперечное сечение молекулы. С повышением плотности газа (его давления) Длина свободного пробега уменьшается, т.к. растет число столкновений n в 1 сек. Повышение температуры (интенсивности движения молекул) приводит к некоторому уменьшению s и, следовательно, к росту `l. Для обычных молекулярных газов в нормальных условиях (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, понятие Длина свободного пробега в ряде случаев также применимо (например, электроны проводимости в твёрдом теле, нейтроны в слабо поглощающих средах, фотоны в звёздах), но расчёт Длина свободного пробега для таких частиц более сложен.