En medelfri väg är den genomsnittliga längd en partikel kan färdas i en miljö innan den kolliderar, absorberas av eller reagerar med en annan partikel. Termen används ofta för att diskutera gasernas beteende men har också använts inom områdena ljud och ljus. Man skulle kunna beräkna medelfri väg för en spelare i en fotbollsmatch. På en relativ basis färdas en syremolekyl mycket längre i luften innan den kolliderar än vad fotbollsspelaren gör.
Gaser är ett tillstånd eller tillstånd av materia där molekylerna är så löst attraherade till varandra att de är fritt flödande och kommer att uppta hela volymen av en behållare. Volymen av en gas är volymen av behållaren. Gaser komprimeras lätt, expanderas och blandas. Gaser är ofta osynliga på grund av deras låga koncentration av materia per volymenhet, eller, uttryckt annorlunda, den långa medelfria vägen för deras molekyler.
Inom kemi är beräkningar av medelfri väg användbara för att studera gasreaktionsbeteende. Värdet av vägen är, med nödvändighet, resultatet av modeller, eftersom det inte finns något sätt att mäta eller spåra någon enskild molekyl. Forskare tittar på observerbara parametrar som volym, temperatur och tryck samt storleken på molekylerna i gasen och gaskoncentrationen för att modellera gasmolekylernas beteende och härleda beräknade värden.
Luftmolekylerna, vid standardförhållanden på 1 atmosfär (14.7 pund per kvadrattum), 0°C (32°F), och en angiven molekylär diameter på 0.3 nanometer, nm, (1.2 x 10-8 tum), har en beräknad medelfri väg på 93 nm (3.6 x 10-6 tum). Den genomsnittliga molekylseparationen beräknas vid 3.3 nm (1.3 x 10-7 tum). Om fotbollsspelare var så kvicka som atomer, skulle deras genomsnittliga fria väg vara cirka 800 fot (244 meter), baserat på en amerikansk fotbollsplan. Naturligtvis är fotbollsspelare inte jämnt spridda på planen, precis som gasmolekyler i en inneslutning.
I ljudstudier hänvisar medelfri väg till den genomsnittliga sträckan en ljudstråle färdas innan den reflekteras från ett hinder. Denna beräkning är viktig inom akustik och beror på volymen av ett rum och den totala ytan av rummets väggar, tak och golv. Akustiska studier, även om de är komplicerade, är kvantifierbara, eftersom ljudvågornas hastighet kan mätas exakt under en mängd olika förhållanden.
Studier av ljusspridning genom gaser eller vätskor använder beräkningar av spridningsmedelvärde för fri väg. Dessa definieras som den genomsnittliga sträckan som en foton tillryggalagt innan en spridningshändelse inträffar på grund av kollision eller absorption av fotonen. Beräkningarna kan användas för att bestämma sådant som vattengrumlighet och koncentrationer av olika lösningar. Tedrickare observerar spridning av fri medelväg för att avgöra om deras te har bryggt tillräckligt.