Libre parcours moyen

Libre parcours moyen

En physique et dans la théorie cinétique des gaz, le libre parcours moyen d'une particule est la distance moyenne que parcourt une particule entre deux collisions.

Les calculs théoriques du parcours moyen sont complexes et dépendent du cas étudié. Pour une particule se déplaçant à relative haute vitesse dans un milieu de particules identiques situées aléatoirement, on a :

l = \frac{1}{n \sigma}

l est le libre parcours moyen, n la concentration des particules et σ la section efficace pour la collision. Si en revanche la distribution des vitesses dans le milieu est maxwellienne, alors :

l = \frac{1}{n \sigma \sqrt{2}}

Pour l'air à une pression de 1atm, le libre parcours moyen d'une molécule est d'environ 70nm (environ 200 fois le diamètre d'une molécule). Cela signifie qu'une de ces molécules parcourt en moyenne 70nm entre 2 collisions[1].

Voici quelques valeurs du libre parcours moyen pour l'air, à différentes pressions :

Pression en hPa Molécules / cm³ Libre parcours moyen
Pression ambiante 1013 2.7*1019.. 68 nm
Vide relatif 300..1 1019..1016 0.1..100 μm
Vide 1..10-3 1016..1013 0.1..100 mm
Vide poussé 10-3..10-7 1013..109 10 cm..1 km
Vide très poussé 10-7..10-12 109..104 1 km..105 km
Vide extrême <10-12 <104 >105 km

Références

  1. Peter Atkins et Loretta Jones (trad. André Pousse), CHIMIE : Molécules, matière, métamorphoses, de boeck, États-Unis d'Amérique (trad. Bruxelles), 3e éd. à la page 166 (Chapitre 5. Les propriétés des gaz)

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