વાયુનો સરેરાશ મુક્ત પથ (mean free path) તાપમાન પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે?

બે સમાન ચેમ્બર છે,જે આસપાસના વાતાવરણથી સંપૂર્ણપણે ઉષ્મીય રીતે અલગ છે. બંને ચેમ્બરમાં એક વિભાજન દીવાલ છે જે ચેમ્બરને બે ભાગમાં વહેંચે છે. કમ્પાર્ટમેન્ટ $1$ આદર્શ વાયુથી ભરેલું છે અને કમ્પાર્ટમેન્ટ $3$ વાસ્તવિક વાયુથી ભરેલું છે. કમ્પાર્ટમેન્ટ $2$ અને $4$ શૂન્યાવકાશ છે. વિભાજન દીવાલોમાં એક નાનું છિદ્ર (ઓરિફિસ) બનાવવામાં આવે છે અને વાયુઓને શૂન્યાવકાશમાં વિસ્તરણ કરવા દેવામાં આવે છે.
વિધાન $-1$: જ્યારે આદર્શ વાયુ શૂન્યાવકાશમાં વિસ્તરણ પામે છે ત્યારે વાયુના તાપમાનમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી. જો કે,જ્યારે વાસ્તવિક વાયુ શૂન્યાવકાશમાં વિસ્તરણ પામે છે ત્યારે તેનું તાપમાન ઘટે છે (ઠંડક).
વિધાન $-2$: આદર્શ વાયુની આંતરિક ઉર્જા માત્ર ગતિજ હોય છે. વાસ્તવિક વાયુની આંતરિક ઉર્જા ગતિજ તેમજ સ્થિતિજ હોય છે.

$300 \ K$ અને $1 \ atm$ પર ઓક્સિજનના અણુઓનો સરેરાશ મુક્ત પથ (mean free path) અને સરેરાશ ઝડપ અનુક્રમે $3 \times 10^{-7} \ m$ અને $600 \ m/s$ છે. તેની અથડામણની આવૃત્તિ શોધો.

કોઈ પદાર્થની બાષ્પ વાયુ તરીકે ક્યારે વર્તે છે?

જો સરેરાશ મુક્તપથ બમણો કરવામાં આવે,તો દબાણ કેટલું થશે?

એક અણુ $300 \, K$ અને $1 \, atm$ દબાણે હવામાં ગતિ કરી રહ્યો છે, અને અણુની ત્રિજ્યા $0.6 \times 10^{-10} \, m$ છે। અણુનો આશરે સરેરાશ મુક્ત પથ (mean free path) ગણો। (સંખ્યા ઘનતા $2.44 \times 10^{25} \, \text{molecules}/m^3$ છે)