ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Упругие взаимодействия и явления переноса. П. П. Кулик из "Очерки физики и химии низкотемпературной плазмы" Е — энергия относительного движения частиц. [c.5] 1 — энергия ионизации -й компоненты. [c.5] М( — молекулярный вес частиц г-го сорта. [c.5] Н — средний эффективный радиус взаимодействия между частицами. [c.5] Гд — радиус экранировки Дебая. [c.5] Г — тепловая скорость частиц. [c.5] В настоящее время не существует универсальной теории плазмы, позволяющей вычислить ее теплофизические свойства в любом диапазоне температур, давлений и концентрации входящих в нее частиц. Разработанные приближенные и модельные теории позволяют получить достаточно точное представление о свойствах плазмы лишь в определенных областях параметров. К сожалению, параметры плазмы, с которой приходится иметь дело в экспериментальной технике, далеко не всегда соответствуют диапазону применения приближенных теорий. Поэтому, выполняя те или иные расчетные работы применительно к реальным техническим объектам или обобщая результаты экспериментов, нередко приходится экстраполировать расчетные данные или формально распространять предпосылки приближенной теории на области, где они, строго говоря, неправомерны. [c.6] Такие подходы в ряде случаев дают полезные для практики результаты. Например, хорошо известны расчетные выражения Спитцера [1] для определения кинетических коэффициентов полностью ионизованной плазмы. Они выведены применительно к плазме, для которой кулоновский логарифм 1п Л 10. Однако подавляющее большинство исследователей используют эти формулы для расчета свойств холодной плазмы при 1п Л 10 и известно, что полученные результаты не находятся в явном противоречии с экспериментом. [c.6] Другим примером является использование понятия эффективного куло-новского сечения. Понятие сечения неприменимо для описания взаимодействий заряженных частиц в плазме, ибо кулоновские взаимодействия—-да льнодействующие, всегда являются коллективными. Однако в разреженной плазме удается определить кинетические свойства в рамках теорий бинарных столкновений, прибегая при этом к таким, теоретически необоснованным приемам, как обрезание интеграла столкновения на радиусе Дебая или подстановка потенциала экранирования, зависящего от температуры и концентрации электронов, в выражение для определения уг.ла рассеяния или дифференциального кулоновского сечения. [c.6] Указанные действия могут, однако, привести и к существенным погрешностям. Например, формальное распространение той же теории Спитцера на область неидеальной плотной плазмы, когда 1п Л — О, приводит, как известно, к физически неоправданным результатам. [c.6] Изучение методов расчета теплофизических свойств плазмы и анализ результатов вычислений значительно облегчится, если заранее попытаться выделить области параметров, в которых применимы те или иные приближенные теории. [c.6] Все эти величины определяются температурой. Т и концентрацией частиц в единице объема п. Для простоты плазма предполагается частично однократно ионизованной. В ней выполняется условие квазинейтральности п с тг.. Кроме того, из дальнейшего рассмотрения будет видно, что при заданной температуре Т, как правило, именно количество заряженных частиц определяет фундаментальные свойства плазмы как кулоновской системы, т. е. является ли плазма невырожденной или вырожденной, идеальной или неидеальной, квантовой или классической, дебаевской или недебаевской и т. д. Поэтому удобно провести настоящий анализ на диаграмме —Т, представленной на рис. 1 [3—8, 270, 279]. [c.7] При Ло 1 газ вырожден, и следует пользоваться статистикой Ферми—Дирака в случае частиц с полуцелым спином и статистикой Бозе—Эйнштейна в случае частиц с целым спином. [c.7] Иногда в литературе понятие квантовой плазмы противопоставляется понятию классической плазмы в отношении описания взаимодействия частиц между собой. Следует отметить, что когда классическая теория рассеяния применима, можно получить те же результаты и с помощью теории волновых пакетов, поэтому деление на квантовое и классическое здесь неоправданно. Однако, поскольку общее рассмотрение задачи рассеяния в рамках квантовой теории довольно сложно, представляет интерес определить условия, при которых можно получить достаточно точные сведения о взаимодействиях между частицами плазмы, исходя из классической теории рассеяния. [c.8] Естественно принять за условие применимости классической теории рассеяния выражение 7 1. В самом деле, если Л 1, то взаимодействие между частицами обусловлено отклоняющей силой, но в пределах области протяженностью X, занятой волновым пакетом, нельзя точно определить, где именно произошла передача импульса, ибо все части пространственно распределенного потенциала внутри этой области одновременно вносят свой вклад в процесс рассеяния. [c.8] Это выран ение совпадает с критерием неприменимости берновского приближения к описанию кулоновских взаимодействий в плазме [9]. [c.9] Следует отметить, что критерий (I. 1. 5) характеризует кулоновские взаимодействия лишь в среднем. [c.9] В ряде задач (например, при определении кинетических коэффициентов плазмы путем решения кинетического уравнения Фоккера—Планка или вычислении термодинамических функций кулоновской системы) приходится подправлять вид кулоновского потенциала взаимодействия на близких расстояниях во избежание расхождения интегралов при стремлении межъядерного расстояния к нулю. Очевидно, точное решение этих задач может быть получено только с учетом квантовомеханических явлений, приводящих к эффективному отталкиванию частиц на близких межатомных расстояниях. [c.9] Вернуться к основной статье