Столкновительный перенос

Первая попытка построения кинетической теории плотных газов была сделана Энскогом [66]. В своей работе с помощью неких интуитивных соображений он обобщил изложенную в гл. 5 кинетическую теорию газов нормальной плотности, правда, только для случая твердых сферических молекул. Преимущество модели твердых сфер с этой точки зрения заключается в том, что столкновения молекул можно считать мгновенными, и вероятность одновременного столкновения нескольких молекул пренебрежимо мала. Подход Энскога основан на том, что он ввел поправку, учитывающую соизмеримость диаметра молекул со средним расстоянием между ними. В результате тот механизм переноса импульса и энергии, которым при нормальных плотностях пренебрегают и который до сих пор не рассматривался, оказался теперь существенным. Речь идет о том, что при столкновении происходит перенос импульса и энергии на расстояние, равное расстоянию между центрами молекул. В случае твердых сферических молекул этот столкновительный перенос импульса и э нергии на расстояние между центрами молекул происходит мгновенно. В очень плотных газах столкновительных перенос — главный механизм переноса, поскольку каждая молекула почти локализована в одной точке пространства окружающими ее соседними молекулами, и перенос молекулярных признаков потоком молекул сильно затруднен. [c.351]

В 2.2 мы рассматривали поток молекулярного свойства (р через малый элемент поверхности 6. 8 газа при низком давлении. При этом молекулы можно было считать материальными точками. В плотных же газах нужно принимать во внимание конечный размер молекул и, следовательно, столкновительный перенос молекулярного свойства ср через (1 5, т. е. учитывать (мгновенный) перенос, обусловленный столкновениями молекул, центры которых лежат по обе стороны площадки (1 5, а линия центров пересекает элемент (1 5. [c.354]

К выражениям для кинетических вкладов следует добавить теперь потенциальные вклады Рф и соответственно. Эти величины можно вычислить, воспользовавшись выражением (12.2.7). Рассмотрим сначала столкновительный перенос импульса. Пусть у)=тс тогда в приближении первого порядка равенство (12.2.7) принимает вид [c.362]

Рассмотрим теперь столкновительный перенос энергии. Пусть у)= тС , Выражение (12.2.7) принимает вид [c.362]

Уравнение (13.1.24) совпадает с уравнением движения (4.1.34) для разреженного газа. В рассматриваемом случае тензор напряжения состоит из двух частей, а именно из кинетической части и потенциальной части Рф. Первая соответствует тензору напряжения разреженного газа и представляет перенос импульса, обусловленный движением молекул, а вторая — взаимный перенос импульса между молекулами, обусловленный межмолекулярными силами. Вторая часть положительна (отрицательна), если потенциал в основном соответствует отталкиванию (притяжению). Тензор Рф является обобщением тензора напряжения, связанного со столкновительным переносом импульса в теории Энскога. Отметим, что в этом случае тензор напряжения также симметричен. [c.376]

Фосфоресценция, как правило, происходит после заселения уровня Г) посредством безызлучательного синглет-триплетного перехода с уровня 5], который в свою очередь возбуждается в результате поглощения света. Состояние 1 обычно имеет меньшую энергию, чем состояние 5ь поэтому долгоживущее излучение (фосфоресценция) является более длинноволновым, чем короткоживущее излучение (флуоресценция). Относительная интенсивность флуоресценции и фосфоресценции зависит от скорости излучения и интеркомбинационной конверсии с 5 абсолютный квантовый выход зависит также от меж- и внутримолекулярных процессов переноса энергии, фосфоресценция конкурирует не только со столкновительным тущением Ти но и с интеркомбинационным переходом на 5о. Разница между общей скоростью образования триплетов из 51 и скоростью фосфоресценции может быть использована для определения эффективности процесса 7 1 5о в условиях, когда процессами бимолекулярного тушения можно пренебречь. [c.101]

Работа некоторых весьма важных газовых лазеров основана на механизме возбуждения в процессе межмолекулярного переноса энергии. Например, в гелий-неоновом лазере электрический разряд проходит через смесь, содержащую около 10% Ые в Не. Столкновения с электронами от разряда вначале заселяют первые возбужденные триплетные и синглетные состояния Не, как показано на рис. 5.6. Оптические переходы от этих состояний к основным состояниям запрещены и поэтому являются метастабильными и долгоживущими. Эти два состояния близко резонируют с двумя возбужденными состояниями N0 (обозначенными на рисунке 23 и 35), и столкновительный обмен энергией приводит к образованию возбужденного неона в состоянии 5. Имеются также низколежащие состояния Р, для которых резонансное возбуждение невозможно, так что осуще- [c.144]

Движение плотной (т. е. столкновительной) плазмы, а также распределение давления и температуры в ее объеме могут быть описаны уравнениями переноса, приведенными, например, в работе [7.3]. [c.278]

Исследование механизмов преобразования энергии при дыхании и фотосинтезе в значительной степени основано на анализе кинетики окислительно-восстановительных реакций переносчиков электронов в окислительной (дыхательной) и фотосинтетической электронтранспортных цепях. Эти переносчики расположены в энергопреобразующих мембранах и, как правило, объединены в мультиферментные комплексы строго определенного состава и структуры, в которых задана последовательность переноса электронов от одной молекулы к другой. Для анализа транспорта электронов в таких комплексах неприменимы как обычный кинетический анализ, основанный на предположении о столкновительном характере взаимодействия молекул, так и обычный термодинамический анализ, поскольку скорость переноса электронов в комплексах не зависит от объемной концентрации индивидуальных переносчиков, а определяется концентрацией комплексов в соответствующих состояниях. [c.3]

Столкновительный член уравнения Больцмана квадратичен относительно функции распределения. Учет этой нелинейности существен, если состояние газа сильно отличается от состояния теплового равновесия. Однако если состояние газа близко к равновесному, то можно надеяться, что линеаризованная форма уравнения Больцмана, полученная в предположении малости отклонения функции распределения от равновесной, будет с хорошей точностью описывать процессы переноса. Данный случай и обсуждается в этом параграфе. Сначала ограничимся рассмотрением простого газа. [c.97]

Разложение (11.4.34) используется для вычисления потокового члена уравнения переноса в первом приближении Чепмена—Энскога. Однако его нельзя подставлять в столкновительный член, ибо при этом могут нарушиться важные свойства этого оператора, обеспечивающие вьшолнение законов сохранения. [c.334]

В работах [82, 84] кроме стимулирования промежуточных переходов излучением для возбуждения активной среды лазера использовано явление межмолекулярного столкновительного переноса энергии колебательного возбуждения (V—У-перенос). НВг-Лазер действует на смесь СОг-ЬНВг так, что возбуждающее излучение поглощается в основном молекулами НВг в -полосе О— —VI, а уровень 00°1 молекулы СОг заселяется в результате высокоселективного переноса энергии от возбужденных молекул НВг (и = 1). В данном случае молекулы НВг играют еще одну полезную роль, увеличивая скорость дезактивации нижнего рабочего уровня 01°0. В такой системе реализован 16 мкм-лазер с к. п. д. Т1э = 2,5% [84]. [c.183]

Лазеры с передачей возбуждения, в которых шшерсня лазерной среды пронсходит за счет селективного столкновительного переноса энергии от оптически возбужденных молекул, добавляемых в лазерную среду, вызывают все больший интерес [258]. Эти лазеры не только эффективно преобразовывают энергию накачки в индуцированное нзлучен 1е, но, кроме того, позволяют исследовать процессы переноса электронной и колебательной энергии в УСЛОВИЯХ резонанса или близких к ним [259]. [c.306]

Химическая реакция инициируется взаимодействием между реагентами, причем это взаимодействие должно быть достаточно сильным, порядка величины межатомных взаимодействий в самих молекулах. Последнее, очевидно, требует сближения реагирующих молекул, обычно до состояния непосредственного контакта. Хотя можно привести некоторые примеры, когда указанное условие не является столь строгим тут можно упомянуть реакции переноса электрона в газовой или в конденсированной фазе или процесс передачи энергии электронного возбуждения все же как общее правило приведенное выше соображение остается правильным. Так, мы приходим к концепции столкновения как необходимому требованию протекания реакции. Отсюда же возникает естественное разделение реакций на мономолекулярные, бимолекулярные, тримолекулярные и т. д. по числу молекул, одновременно принимающих прямое участие в химической реакции (столкновительном комплексе). Проблема столкновения реагентов, формально отсутствующая в мономолекулярной реакции, становится определяющей в случае тримолекулярных реакций из-за крайне малой вероятности тройных столкновений суммарная вероятность таких реакций, как правило, крайне мала (в газе при нормальных температурах и давлении вероятность тройных столкновений приблизительно в 100 раз меньше вероятности двойных). Она может эффективно повышаться, если две из участвующих в таком соударении частиц образуют сравнительно долгоживущий комплекс. Типичными и очень важными случаями химических реакций подобного типа являются реакции с участием двух лигандов, встроившихся в координационную сферу комплексного соединения, либо адсорбированных молекул, тогда роль третьего тела играет поверхность [c.13]

Можно трактовать как уравнение баланса числа частиц, находящихся в некотором элементе объема д,-пространства. При этом левая часть уравнения (В.3.33) описывает изменение числа частиц В выделенном элементе объема ц-пространства, обусловленное переносом частиц через границы этого элемента в результате их движения. Правая часть уравнения (В.3.33) описывает изменение числа частиц, находящихся внутри рассматриваемого элементарного объема (г-пространства, за счет их взаимодействия (в простейщем случае — столкновений) между собой. По этой причине слагаемые /я(/п+1) и называют столкновительными членами. [c.40]

Зысокие скорости генерации фотонов, достигаемые с помощью перестраиваемых лазеров, и относительно низкий дробовой шум делают эти лазеры особенно ценными для диагностических работ с нестационарными атомизаторами. Однако, если температурные н столкновительные процессы неоднородны в области поглощения, интерпретация контуров поглощения в нестационарном атомизаторе усложняется. Например, суперпозиция двух чисто гауссовских контуров с разными ширинами полос и высотами пиков может создать контур с формой, близкой к кон-туру Фойгта [51], а не гауссовский контур. Однако в любом случае интеграл коэффициента поглощения по всему наблюдаемому контуру в заданное время (или для короткого интервала времени) является мерой произведения концентрации на длину пути вдоль оптической оси в этой точке во времени, и его можно использовать для оценки процессов распыления атомных паров, переноса н потерь (конденсации). Преимущество таких исследований и в том, что с помощью коллимированного лазерного пучка можно получить высокое поперечное пространственное разрешение. [c.158]

Для кинетических исследований химических процессов большими преимуществами обладает лазерная спектроскопия столкновительных процессов с разрешением по времени [225]. Здесь молекулярные уровни селекптно возбуждаются короткими лазерными импульсами. Столкновптельную дезактивацию этих уровней и перенос энергии на других партнеров по столкновениям можно контролировать методом флуоресценции с разрешением по времени, которая обусловлена переходом с пер- [c.302]

В неравновесных ионизованных газах могут возникать и другие явления переноса. Мы лишь упомянем те ситуации, в которых характеристическая частота возмущения превышает частоту столкновений. При таких обстоятельствах нужно видоизменять столкновительный член уравнения Больцмана и находить новые методы для его решения Другая интересная ситуация возникает в различных установках для управляемого термоядерного синтеза, когда функция распределения по скоростям может существенно отличаться от максвелловской и для решения кинетического уравнения требуются новые подходы. Эти явления всецело принадлежат к физике плазмы и здесь рассматриваться не будут. Читателя, желающего ознакомиться с перечнем задач, возникающих при изучении электродинамики плазмы, можно отослать к монографии Янцеля и Кахана [109]. [c.416]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология