へいきん‐じゆうこうてい〔ヘイキンジイウカウテイ〕【平均自由行程】
平均自由行程
平均自由行程
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/06/25 07:24 UTC 版)
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平均自由行程（へいきんじゆうこうてい、英語: mean free path）または平均自由行路[1]（へいきんじゆうこうろ）とは、物理学や化学のうち、気体分子運動論において、分子などの粒子が、散乱源（同じ粒子の場合もあれば、異なる粒子の場合もある）による散乱（衝突）で妨害されること無く進むことのできる距離（これを自由行程という）の平均値のことを言う。粒子が平均自由行程だけ運動すると、他の粒子と平均して１回衝突する。金属や半導体の伝導電子についても同様に定義される[2]。
平均自由行程は、その系の特性や粒子により異なってくる。そのため、一般的な場合、ランダムな速度を持った粒子が、散乱源に衝突するまでの距離として、次の式で表記される。
平均自由行程を考える際には、粒子がある領域を移動する際に、どの程度の粒子が散乱の影響を受けるか、その比率が必要となる。これは、以下に示す考え方で求めることができる。
一辺が
平均自由行程
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/04 15:44 UTC 版)
詳細は「平均自由行程」を参照 真空中では1気圧の気体と違い圧力領域により気体の振る舞いが変わってくる。気体とは1気圧中では連続流体として扱われるが、厳密には勝手に飛び回る分子の集まりである。分子は小さいながらも大きさを持っているので、移動中に他分子と衝突する。衝突することで方向と速度を変え、再び別の分子に衝突する。この衝突から衝突までの距離の平均を平均自由行程（mean free path）という。 平均自由行程は気体分子の直径を D、分子密度を n とすると D と n に比例する。 目安として空気の平均自由行程は室温、10−1 Pa、で約5 cmである。
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