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La teoria cinetica dei gas per un gas ideale monoatomico definisce la relazione che permette di calcolare il cammino libero medio λ in funzione della temperatura T, della pressione P e del diametro di collisione σ (uguale al doppio del raggio della particella, assunta di forma sferica) come segue

λ = kB·T / ( 2½·π·σ²·P )

dove kB è la costante di Boltzmann (kB = 1,381·10⁻²³J/K).
La relazione mostra che il cammino libero medio dipende fortemente dal valore di sigma (perché è elevato al quadrato) cioè dalle dimensioni e perciò dal tipo di atomo.
Prendendo come riferimento l’atomo più piccolo esistente in natura, ovvero l’idrogeno, e adottando un valore di sigma pari al doppio del suo raggio di Van der Waals (2·120pm = 240·10⁻¹²m), una temperatura di 300K (circa 27°C) e una pressione di 1bar=100˙000Pa si calcola un cammino libero medio pari a

λH,300K,100000Pa = 1,6·10⁻⁷m = 1,6·10⁻⁴mm = 0,16μm

Dal momento che il cammino libero medio è inversamente proporzionale alla pressione, se la pressione diminuisce di 10 volte, il cammino libero medio decuplica. Naturalmente, quando la pressione assume il valore di 1Pa=0,01mbar il cammino libero medio aumenta di 100˙000 volte diventando pari a

λH,300K,1Pa = 0,016m = 16mm

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