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平均自由程怎麼算

平均自由程的計算可以通過不同的公式和方法進行,具體取決於所考慮的系統和條件。以下是一些常用的計算方法:

麥克斯韋平均自由程:

定義:氣體分子的平均速度與平均碰撞頻率之比。

公式:( \lambda = \frac{v}{z} ),其中 ( v ) 是分子的平均速度,( z ) 是平均碰撞頻率。

適用範圍:適用於理想氣體分子在連續碰撞中的平均自由程計算。

泰特平均自由程:

定義:氣體分子的速度與碰撞頻率之比的平均。

公式:( \lambda = \frac{1}{\sqrt{2\pi}d^2n} ),其中 ( d ) 是分子的有效直徑,( n ) 是分子數密度。

適用範圍:適用於考慮分子間相互作用的情況,如氣體分子在容器中的運動。

基於壓強的公式:

定義:適用於室溫下的空氣分子,其中 ( \lambda[cm] = 5\times10^{-3}/p[Torr] )。

公式:( \lambda = \frac{k}{p} ),其中 ( k ) 是常數,( p ) 是壓強。

適用範圍:適用於計算在特定壓強條件下分子的平均自由程。

基於巨觀截面的計算:

定義:兩次核反應(碰撞或吸收)之間的平均行程,通常用 ( \lambda = 1/\Sigma ) 表示,其中 ( \Sigma ) 是巨觀截面。

適用範圍:適用於核物理中的反應截面計算。

基於粒子速度和半徑的計算:

公式:( \lambda = \sqrt{2}v^2r ),其中 ( v ) 是粒子速度,( r ) 是粒子半徑。

適用範圍:適用於簡單情況下粒子運動的平均自由程計算。

綜上所述,平均自由程的計算方法取決於具體的物理情境和所需的精度。在實際套用中,應根據具體情況選擇合適的計算公式。