平均自由行程（mean free path） 　


　気体分子が他の気体分子に1度衝突してから次に衝突するまでの飛行距離を[自由行程]という。 　　そして、自由行程の平均値を「平均自由行程」という。平均自由行程は、気体の種類と気体分子密度を一定にすると、一定値として与えられる）圧力が高いと分子密度が高くなるので、衝突までの距離は短くなり、平均自由行程は短くなる。平均の衝突回数（ν）は、次のように表せる。

（気体分子が「直径D」の球で、静止している場合） 　　　

　　　　ν = nπD²V　 　（n：分子密度、 V：気体分子の速度） 　　

単位時間内に Vだけ進む間に、ν回衝突するから、平均自由行程（λ）は、次のように表せる。 　
（単位時間とは、気体分子が他の気体分子に1度衝突してから次に衝突するまでの時間である） 　

λ = ν／V = 1／（nπD²） 　　

これは静止分子と仮定した場合で、実際は他の分子も動いているので、相対速度√2×Vの補正をする。 　

λ = 1 ／（√2 nπD²） 　　 n = P/kTを代入する。 　
λ（m）=（3.11×10⁻²⁴T）／（PD²）　（T：温度（K）、P：圧力（Pa）、D：気体分子の直径（m）） 　　目安として、空気のλは、室温、10⁻¹Paで、約7cmである。 　　
つまり、圧力が低くければ、分子が容器の内壁から内壁まで飛ぶ間に、衝突する可能性はほとんどない。 　　N2ガスの場合の平均自由行程は、次のような近似式で表せる。 　
λ（cm）≒（5×10−3）／P 　　（圧力Pの単位はTorr） 　　また、各種気体中における電子の平均自由行程は、気体分子自体の平均自由行程の4√2倍となる。 　　　


　　　　代表的な分子や電子の平均自由行程
（25℃、133Pa（1 Torr）） H2　　分子（0.085mm）、電子（0.48 mm） 　 　 　
He　　分子（0.14 mm）、電子（0.77 mm） N2　　分子（0.045 mm）
、電子（0.26 mm） O2　　分子（0.049 mm）、電子（0.28 mm）