ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неравновесная плазма как статистическая и термодинамическая система из "Механизмы химических реакций в неравновесной плазме" Неравновесная низкотемпературная плазма (средние энергии частиц меньше потенциалов ионизации) состоит из атомов, радикалов, молекул, ионов различного сорта и электронов. Все тяжелые частицы могут быть возбуждены по внутренним степеням свободы. [c.8] В лабораторных условиях неравновесная плазма в большинстве случаев представляет собой плазму самостоятельных или несамостоятельных (поддерживаемых за счет ионизации внешними потоками ионизируюш их частиц или фотонов) электрических разрядов в газе при давлениях ниже или несколько выше атмосферного. Ее можно рассматривать как идеальный газ Стационарное неравновесное состояние таких систем обеспечивается за счет энергии электромагнитных полей, а также ионизирующих частиц или газа, которыми системы обмениваются с внешней средой, а космической (не лабораторной) плазмы — за счет потоков электромагнитного и корпускулярного излучения космических объектов. [c.8] Таким образом, стационарные неравновесные системы всегда являются открытыми в термодинамическом смысле. [c.8] Неодинаковое воздействие внешней среды на разные участки плазмы через геометрические ее границы либо неравномерное распределение внешних полей приводит к неоднородности плазмы, т. е. к изменению ее параметров в зависимости от координат. [c.9] Поступательные степени свободы частиц разного сорта, а также отдельные внутренние степени свободы (вращательного, колебательного и электронного возбуждения) можно рассматривать как отдельные подсистемы общей статистической и термодинамической системы, какой является плазма в целом. [c.9] Параметры этих подсистем как статистических ансамблей частиц можно характеризовать функциями распределения (ФР) [30-34]. [c.9] Распределение частиц сорта А по уровням внутреннего возбуждения вследствие их дискретности можно описать функциями, отражающими относительную заселенность уровня 1 в данной точке пространства г в заданный момент времени Р. [c.9] Для краткости мы ввели обозначение набора квантовых чисел 1, характеризующего состояние внутреннего возбуждения частицы. [c.9] Здесь V, / — наборы квантовых чисел, характеризуюш их электронное состояние молекулы [39—46], колебательное и враш атель-ное возбуждение. [c.10] Для стабильных электронных состояний молекул энергия внутреннего возбуждения Еа (г) приближенно может быть представлена в виде суммы энергий электронного Е ц, колебательного кол и вращательного возбуждений Е р-. [c.10] Для атомов второй и третий члены правой части (1.9) отсутствуют. [c.10] Вид выражения для статистического веса вращательных уровней многоатомных молекул зависит от типа вращения [44]. [c.12] Если моделировать реальные молекулы набором гармонических осцилляторов и жестких ротаторов, то получаются простые аналитические выражения для статистических сумм. [c.13] Более точные выражения для расчета статистических сумм двухатомных и многоатомных молекул приведены, например, в [44]. [c.13] И могут быть в принципе различными, т. е. [c.13] Если массы частиц не сильно различаются, то за одно соударение передается энергия, близкая к средней энергии поступательного движения частиц. Релаксация, т. е. выравнивание температур, при этом происходит за несколько упругих соударений. [c.14] Обмен энергией между частицами с сильно различающимися массами затруднен, поскольку доля энергии, передаваемая за одно соударение, уменьшается. Например, при упругом соударении электронов с молекулами азота доля передаваемой энергии составляет примерно 2-10 и для выравнивания температур требуется более 10 таких соударений. [c.14] Обмен энергией между поступательными и внутренними степенями свободы происходит в результате неупругих соударений, частота которых, как правило, существенно меньше частоты упругих соударений. Быстрее всего происходит обмен энергией между поступательной и вращательной степенями свободы. [c.14] Характерное время химических превращений может изменяться в широких пределах в зависимости от механизма реакции. Так, при реакциях ударного типа (рикошет, срыв, обмен атомами и т.п.) оно может быть близко к характерному времени поступательной релаксации (при малых значениях энергии активации) если же реакции протекают с участием возбужденных или заряженных частиц, то их характерное время может достигать значений времен релаксации заселенности соответствующих частиц, т. е. Ткол1 Тэл или Т он. [c.15] Значение температуры в этом случае позволяет рассчитать равновесный химический состав плазмы. [c.16] Вернуться к основной статье