Μια μέση ελεύθερη διαδρομή είναι το μέσο μήκος που μπορεί να διανύσει ένα σωματίδιο σε ένα περιβάλλον πριν συγκρουστεί, απορροφηθεί ή αντιδράσει με ένα άλλο σωματίδιο. Ο όρος χρησιμοποιείται συχνά για να συζητήσει τη συμπεριφορά των αερίων, αλλά έχει επίσης εφαρμοστεί στα πεδία του ήχου και του φωτός. Θα μπορούσε κανείς να υπολογίσει τη μέση ελεύθερη διαδρομή ενός παίκτη σε έναν αγώνα ποδοσφαίρου. Σε σχετική βάση, ένα μόριο οξυγόνου ταξιδεύει πολύ μακρύτερα στον αέρα πριν συγκρουστεί από ό,τι ο ποδοσφαιριστής.
Τα αέρια είναι μια κατάσταση ή κατάσταση της ύλης κατά την οποία τα μόρια έλκονται τόσο χαλαρά μεταξύ τους που ρέουν ελεύθερα και καταλαμβάνουν ολόκληρο τον όγκο ενός δοχείου. Ο όγκος ενός αερίου είναι ο όγκος του δοχείου. Τα αέρια συμπιέζονται, διαστέλλονται και αναμιγνύονται εύκολα. Τα αέρια είναι συχνά αόρατα λόγω της χαμηλής συγκέντρωσης ύλης ανά μονάδα όγκου ή, όπως δηλώνεται διαφορετικά, της μεγάλης μέσης ελεύθερης διαδρομής των μορίων τους.
Στη χημεία, οι υπολογισμοί της μέσης ελεύθερης διαδρομής είναι χρήσιμοι για τη μελέτη της συμπεριφοράς της αντίδρασης αερίου. Η αξία του μονοπατιού είναι, αναγκαστικά, το αποτέλεσμα μοντέλων, καθώς δεν υπάρχει τρόπος να μετρηθεί ή να παρακολουθηθεί οποιοδήποτε μόριο. Οι επιστήμονες εξετάζουν παρατηρήσιμες παραμέτρους όπως ο όγκος, η θερμοκρασία και η πίεση καθώς και το μέγεθος των μορίων στο αέριο και η συγκέντρωση του αερίου για να μοντελοποιήσουν τη συμπεριφορά του μορίου αερίου και να εξαγάγουν υπολογισμένες τιμές.
Τα μόρια του αέρα, σε τυπικές συνθήκες 1 ατμόσφαιρας (14.7 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα), 0 βαθμοί Κελσίου (32°F) και δηλωμένη μοριακή διάμετρο 0.3 νανόμετρα, nm, (1.2 x 10-8 ίντσες), έχουν υπολογισμένη μέση ελεύθερη διαδρομή 93 nm (3.6 x 10-6 ίντσες). Ο μέσος μοριακός διαχωρισμός υπολογίζεται στα 3.3 nm (1.3 x 10-7 ίντσες). Εάν οι ποδοσφαιριστές ήταν τόσο ευκίνητοι όσο τα άτομα, η μέση ελεύθερη διαδρομή τους θα ήταν περίπου 800 πόδια (244 μέτρα), με βάση ένα γήπεδο αμερικανικού ποδοσφαίρου. Φυσικά, οι ποδοσφαιριστές δεν είναι ομοιόμορφα διασκορπισμένοι στο γήπεδο όπως είναι τα μόρια αερίου μέσα σε ένα περίβλημα.
Στις μελέτες ήχου, η μέση ελεύθερη διαδρομή αναφέρεται στη μέση απόσταση που διανύει μια ακτίνα ήχου πριν ανακλαστεί από ένα εμπόδιο. Αυτός ο υπολογισμός είναι σημαντικός στην ακουστική και εξαρτάται από τον όγκο ενός δωματίου και τη συνολική επιφάνεια των τοίχων, της οροφής και του δαπέδου του δωματίου. Οι ακουστικές μελέτες, αν και περίπλοκες, είναι ποσοτικοποιήσιμες, καθώς η ταχύτητα των ηχητικών κυμάτων μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια κάτω από ποικίλες συνθήκες.
Οι μελέτες σκέδασης φωτός μέσω αερίων ή υγρών χρησιμοποιούν υπολογισμούς μέσης ελεύθερης διαδρομής σκέδασης. Αυτά ορίζονται ως η μέση απόσταση που διανύει ένα φωτόνιο πριν συμβεί ένα γεγονός σκέδασης λόγω σύγκρουσης ή απορρόφησης του φωτονίου. Οι υπολογισμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσδιοριστούν πράγματα όπως η θολότητα του νερού και οι συγκεντρώσεις διαφόρων διαλυμάτων. Οι λάτρεις του τσαγιού παρατηρούν την ελεύθερη μέση διαδρομή διασποράς για να προσδιορίσουν εάν το τσάι τους έχει παρασκευαστεί επαρκώς.