自由程 电子平均自由程

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什么是气体的自由程？

气体的输运过程来自分子的热运动，气体分子在运动过程中经历十分频繁的碰撞。碰撞使分子不断改变运动方向与速率大小，使分子进行了十分曲折的路程，碰撞使分子不断交换能量与动量，而系统的平衡也需借助频繁的碰撞才能达到。自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间，经过的直线路程。对个别分子而言，自由程时长时短，但大量分子的自由程具有确定的统计规律。

何谓自由程和平均自由程?

这来自固体物理自由电子气模型的术语。

此理论一个基本假设是电子在碰撞之后会随机向任意方向运动。两次碰撞之间的时间称作自由程，大量电子的自由程的平均则称作平均自由程。平均自由程一般根据霍尔效应求得。

平均自由程

气体分子的平均自由程（英语：Mean free path）指气体分子两次碰撞之间的时间内经过的路程的统计平均值，一般用表示。例如，在20℃下、标准大气压（101 KPa）下，氮气分子的平均自由程约为60纳米。

理想气体分子两次碰撞之间做匀速直线运动，类似分子的平均碰撞频率，每两次碰撞之间的路程是由气体分子的自身状态决定的。气体分子的平均自由程与分子的直径或半径、分子数密度成反比。

鲁道夫·克劳修斯早在1857年就引入了平均自由程的概念。后来詹姆斯·麦克斯韦在1859年推导出麦克斯韦速度分布律后，推导出了气体分子平均自由程的更为准确的计算公式。

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