分子以很高的速度做無規(guī)則運動，它們彼此不斷地相互碰撞。研究氣體分子的碰撞過程，對了解氣體的擴散、熱傳導(dǎo)、黏滯現(xiàn)象以及氣相反應(yīng)的速率等均具有重要的意義。

在分子的每兩次連續(xù)碰撞之間所經(jīng)過的路程叫做自由程（free path）。自由程也是在不斷地?zé)o規(guī)則地改變著，其平均值叫做平均自由程（maen free path），用 表示。

每一次碰撞過程實質(zhì)上是在分子的作用力下，分子先是互相接近而后再散開的過程。分子是由原子構(gòu)成的，原子是由電子和原子核組成的。當分子相距極近時，它們之間的相互作用力是斥力，并且這種斥力隨著分子間距減少而很快增大。所以當一個分子趨向另一個分子，當它們之間的距離小到某一程度，斥力變得很大，分子就要改變原來的方向而相互遠離。這就完成了一次碰撞過程。兩個分子的質(zhì)心碰撞時所能達到的最短距離稱為有效直徑（或稱為碰撞直徑），其數(shù)值往往要稍大于分子本身的直徑醫(yī)\學(xué)教育網(wǎng)搜集整理。

設(shè)單位時間內(nèi)一個分子的平均速度為 ，在單位時間內(nèi)與其它分子相碰的次數(shù)為 ，顯然在一群分子里（單位體積的分子數(shù)設(shè)為n），我們先跟蹤某一個分子，這個分子以平均速度 而移動，先設(shè)其他分子都不動，求出這個分子與其他靜止分子的碰撞次數(shù)。設(shè)分子的有效半徑為r，有效直徑為d.如果移動著的分子能與靜止的分子相碰，則這兩個分子的質(zhì)心在運動方向的投影距離必須小于d.運動著的分子，其運動的方向與紙面垂直，以有效直徑d（ d = 2r ）為半徑作虛線圓，這個面積稱為分子碰撞的有效截面積。凡是另一個分子的質(zhì)心，其投影落在虛線所示的截面之內(nèi)者，都有可能與這個移動著的分子相碰。由于分子與其它分子碰撞，它移動的軌跡是不規(guī)則的，呈“之”字形折線。移動著的分子，在時間t內(nèi)走過的路程，其有效截面所掠過的體積為 ，凡是落在這個體積內(nèi)的靜止分子，都會與移動著的分子發(fā)生碰撞。所以，移動著的分子在單位時間內(nèi)與其它分子相碰的次數(shù)為

這是假定只有一個分子移動，其他分子靜止不動而得到的結(jié)果。實際上每個分子都是移動的，應(yīng)該用相對速度來代替上式中的平均速率?？紤]到分子的混亂運動，分子平均相對運動速度與各自運動的速度的關(guān)系為由此可以得到分子運動的平均自由程為