O cale liberă medie este lungimea medie pe care o poate parcurge o particulă într-un mediu înainte de a se ciocni, de a fi absorbită sau de a reacționa cu o altă particulă. Termenul este folosit frecvent pentru a discuta despre comportamentul gazelor, dar a fost aplicat și în domeniile sunetului și luminii. S-ar putea calcula calea liberă medie a unui jucător într-un joc de fotbal. Pe o bază relativă, o moleculă de oxigen călătorește mult mai departe în aer înainte de a se ciocni decât o face jucătorul de fotbal.
Gazele sunt o stare sau o stare a materiei în care moleculele sunt atât de slab atrase unele de altele încât curg liber și vor ocupa întregul volum al unui recipient. Volumul unui gaz este volumul recipientului. Gazele sunt ușor comprimate, expandate și amestecate. Gazele sunt adesea invizibile datorită concentrației lor scăzute de materie pe unitate de volum sau, altfel spus, drumului liber mediu lung al moleculelor lor.
În chimie, calculele căii libere medii sunt utile în studierea comportamentului reacției gazului. Valoarea căii este, în mod necesar, rezultatul modelelor, deoarece nu există nicio modalitate de a măsura sau urmări vreo moleculă. Oamenii de știință se uită la parametri observabili, cum ar fi volumul, temperatura și presiunea, precum și dimensiunea moleculelor din gaz și concentrația gazului pentru a modela comportamentul moleculei de gaz și a obține valorile calculate.
Moleculele de aer, în condiții standard de 1 atmosferă (14.7 livre pe inch pătrat), 0°C (32°F) și un diametru molecular declarat de 0.3 nanometri, nm, (1.2 x 10-8 inchi), au o calea liberă medie calculată de 93 nm (3.6 x 10-6 inchi). Separarea moleculară medie este calculată la 3.3 nm (1.3 x 10-7 inchi). Dacă jucătorii de fotbal ar fi la fel de agile ca atomii, drumul lor liber mediu ar fi de aproximativ 800 de picioare (244 de metri), bazat pe un teren de fotbal american. Desigur, jucătorii de fotbal nu sunt dispersați uniform pe teren, așa cum sunt moleculele de gaz dintr-o incintă.
În studiile de sunet, calea medie liberă se referă la distanța medie pe care o parcurge o rază de sunet înainte de a fi reflectată de un obstacol. Acest calcul este important în acustică și depinde de volumul unei încăperi și de suprafața totală a pereților, tavanului și podelei camerei. Studiile acustice, deși complicate, sunt cuantificabile, deoarece viteza undelor sonore poate fi măsurată cu precizie într-o varietate de condiții.
Studiile împrăștierii luminii prin gaze sau lichide utilizează calcule de împrăștiere a drumului liber. Acestea sunt definite ca distanța medie parcursă de un foton înainte ca un eveniment de împrăștiere să apară din cauza coliziunii sau absorbției fotonului. Calculele pot fi folosite pentru a determina lucruri precum turbiditatea apei și concentrațiile diferitelor soluții. Băutorii de ceai observă o cale de împrăștiere liberă pentru a determina dacă ceaiul lor s-a preparat suficient.