Температура газа в положительном столбе

Одной из наиболее существенных характеристик положительного столба является отношение средних энергий электронов и нейтральных частиц. Рис. 135 показывает, что при малом р температура газа в столбе равна температуре окружающего воздуха, тогда как температура электронов является высокой с возрастанием р Т . возрастает, а уменьшается. При малых р не зависит от г, а при больших р положительный столб стягивается и и Т зависят от г. при больших р Т приближается к Т . [c.274]

В газоразрядных лампах используется излучение положительного столба низкого давления или непосредственно, или путем последующего возбуждения флуоресценции ультрафиолетовым излучением (люминесцентные лампы). В натриевых и ртутных лампах в качестве источника света используется дуга с горячим катодом, которая зажигается в парах указанных элементов. Величина давления в лампе определяется ее рабочей температурой, поэтому вакуумный объем, в котором происходит разряд, термически изолируют, заключая лампу в еще один вакуумированный стеклянный баллон. Лампы работают на переменном токе, и поэтому каждый электрод снабжен термоэлектронным эмиттером электронов в виде слоя оксида. Зажигание и разогрев лампы происходят под воздействием высоковольтных импульсов, вырабатываемых при размыкании индуктивной цепи или при введении дополнительного газа (неона). [c.94]

Положительное свечение обычно представляет собой однородный столб светящегося газа. Однако при определенных давлениях и плотностях тока положительный столб распадается на отдельные слои, или страты, отделенные одна от другой темными промежутками одинаковой протяженности. С уменьшением давления расстояние между стратами увеличивается. При наличии страт (слоистый разряд) распределение потенциала в положительном столбе имеет периодический характер, причем падение потенциала на протяжении каждой страты одинаково для всего столба. При больших плотностях тока и малых давлениях это падение потенциала часто оказывается равным потенциалу ионизации или потенциалу возбуждения данного газа. Распределение температуры в слоистом разряде также имеет периодический характер. Причина периодичности слоистого разряда заключается в том, что в результате неупругих соударений с молекулами газа в области страт электроны теряют свою энергию и снова ее накапливают в промежутках между стратами. [c.351]

Плазма может быть изотермической и неизотермической. В изотермической плазме электроны и ионы находятся в термодинамическом равновесии. Таково состояние плазмы, возникающей при высоких температурах газа, например, в атмосфере звезд, а также в электрической дуге при высоких давлениях и в канале искрового разряда. В неизотермической плазме, ввиду затрудненности обмена энергии при соударениях электронов с молекулами и ионами, средняя энергия электронов значительно превышает среднюю энергию ионов и молекул газа. Допуская максвелловское распределение скоростей электронов, ожно говорить об их температуре электронная температура). Различие в энергии электронов и ионов таково, что если в положительном столбе тлеющего разряда газ, т. е. молекулы и ионы, имеет температуру порядка нескольких сотен градусов Цельсия, то электронная температура является величиной порядка тысяч и десятков тысяч градусов и более. [c.352]

В положительном столбе электронная температура в зависимости от условий разряда и рода газа может достигать десятков и сотен тысяч градусов, тогда как температура ионов не превышает 1500—2000° К, а средняя температура газа порядка 500—1000° К. [c.21]

Проведении спектрального анализа металлов и сплавов, а также руд и минералов, мы тоже сталкиваемся с тем, что в состав смеси входят элементы с различными критическими потенциалами но, во-первых, в этих случаях различие между потенциалами возбуждения значительно меньше, чем для газов и, во-вторых, можно применить источники света, где это различие меньше сказывается на электронной температуре. Поэтому различие потенциалов возбуждения отдельных элементов не приводит к заметному изменению чувствительности анализа. Чувствительность определения цезия, например, значительно ниже, чем бериллия, хотя потенциал ионизации цезия много меньше, чем у бериллия ). Различие же в потенциалах ионизации газов столь велико, что в ряде источников света, в частности, в положительном столбе тлеющего разряда, при небольших плотностях тока можно не обнаружить примесь, присутствующую даже в больших количествах (например, 20—30% гелия в азоте). [c.136]

По указаниям авторов [77], применение ламп с комбинированным разрядом для атомно-абсорбционных измерений оказалось чрезвычайно эффективным. Во-первых, по сравнению с обычными лампами с полыми катодами лампы с комбинированным разрядом обеспечивают приблизительно 100-кратный выигрыш в интенсивности, причем возрастание интенсивности не сопровождается уширением линий. Последнее обстоятельство подтверждается прямолинейностью градуировочных графиков до оптических плотностей 1,0—1,5. Во-вторых, при указанном возрастании интенсивности резонансных линий интенсивность ионных линий металлов, а также интенсивность линий инертных газов практически не изменяется. По-видимому, это связано с более низкой электронной температурой дуги (или положительного столба тлеющего разряда) по сравнению с областью отрицательного свечения внутри полого катода. Упрощение спектра и преобладание в нем интенсивных резонансных линий облегчает выделение аналитических линий для элементов со сложными многолинейчатыми спектрами (например, для элементов группы железа). [c.100]

Температура газа в положительном столбе [c.274]

ТЕМПЕРАТУРА ГАЗА В ПОЛОЖИТЕЛЬНОМ СТОЛБЕ 275 [c.275]

Температура газа в положительном столбе может быть определена следующими методами [c.275]

Стягивание положительного столба разряда объясняется тем, что по оси цилиндрической трубки температура газа всегда выше, чем у стенок, вследствие потери тепла стенками в окружающее пространство. Из-за более высокой температуры плотность газа около оси меньше, а следовательно, свободный путь электронов больше, и условия для прохождения разряда здесь благоприятнее при меньшей плотности для поддержания разряда требуется меньший продольный градиент потенциала. Стягивание разряда к оси трубки приводит к увеличению плотности тока и к ещё большему разогреванию газа в центральных частях трубки. Это ускоряет процесс отшнуровывания при увеличении давления или силы [c.480]

Температура газа может быть найдена также путем измерения скорости звуковой волны, посланной вдоль оси положительного столба [220]. Для того чтобы исключить искажения. [c.277]

До сих пор предполагалось, что степень ионизации в положительном столбе при высоком давлении определяется только температурой газа, которая считается равной температуре электронов и ионов. Имеющиеся данные позволяют проверить это предположение следующим образом для длинного положительного столба в измерялись одновременно [c.283]

Другая характерная особенность, присущая не только дуге Петрова, но и всем видам дугового разряда при больших давлениях газа,—это образование положительного столба в виде более или менее тонкого ярко светящегося шнура и очень высокая температура газа по оси этого шнура. [c.323]

Особенно хорошо можно наблюдать появление этой неоднородности при увеличении плотности газа при разряде в парах ртути в трубке, содержащей избыток жидкой ртути. В этом случае одновременно с увеличением давления паров ртути происходит так называемое отшнуровывание положительного столба, вызванное неравномерным распределением температуры по сечению разрядной трубки. Когда увеличение температуры по оси трубки н общее увеличение плотности ртутного пара заходят [c.394]

Продольный градиент поля в положительном столбе зависит от плотности тока, от природы и давления газа и от диаметра трубки. При увеличении давления газа градиент поля увеличивается. Причина этого явления — уменьшение длины свободного пути. При увеличении плотности тока градиент уменьшается, по это уменьшение не всегда является простым следствием увеличения плотности тока, а часто происходит от увеличения температуры газа в положительном столбе, вызывающего уменьшение [c.482]

Определение температуры газа в положительном столбе дуги при помощи поглощения рентгеновских лучей.) [c.798]

Непосредственно к поверхности катода прилегает область катодного падения напряжения, градиент в которой достигает 10 В/см. Все пространство между электродами занято ярко светящимися газами, в которых протекают химические реакции (как в объеме, так и у электродов). Температура газа в дуговом разряде 5000—50 ООО К, а степень ионизации лежит в пределах от 1°/о до 100%. Столб дуги —он представляет собой ярко светящуюся смесь электронов, положительных ионов и более или менее сильно возбужденных нейтральных атомов —называется плазмой. [c.92]

Другой путь выяснения механизма работы катода холодной дуги заключается в установлении энергетического баланса на катоде. Для этого следует тщательно выбрать систему координат и вычислить поток энергии для определенных участков системы. Для поверхности катода, поступающая энергия складывается из потенциальной и кинетической энергий положительных ионов, излучения и теплоотдачи раскаленных газов положительного столба, включая удары возбужденных атомов поток уходящей энергии (охлаждение) обусловливается электронной эмиссией, — если только это не автоэлектронная эмиссия,— испарением атомов и теплоотдачей в металл и в газ. Из данных табл. 29 и 30 можно видеть в противоположность более ранним исследованиям, что температура вдоль осп положительного столба распределена, как показано на рис. 132а, [c.289]

Плазма может быть изотермической и неизотермической. В изотермической плазме электроны и ионы находятся в термодинамическом равновесии. В неизотермической плазме, ввиду затрудненности обмепа энергии при соударениях электронов с молекулами и ионами, средняя энергия электронов значительно превышает среднюю энергию ионов л молекул газа. Допуская максвелловское распределение скоростей электронов, можно говорить об их температуре (электронная температура). Если в положительном столбе тлеющего разряда газ, т. е. молекулы и ионы, имеет темгсературу порядка нескольких сотен градусов Цельсия, то электронная температура является величиной порядка тысяч и десятков тысяч градусов. [c.178]

В положительном столбе тлеющего разряда обычного типа имеем следующие условия как правило, низкое давлепие, средняя температура газа (порядка нескольких сотен градусов Цельсия) и высокая электронная температура . Эти условия близки к условиям протекания фотохимических реакций, где роль быстрых электронов играют кна1[ты фотохимически ак- [c.178]

Слабоионизованный постоянный высокочастотный разряд. В качестве среды для непрерывно действующих газовых лазеров на нейтральных атомах чаще всего используется положительный столб тлеющего разряда. Плотность тока в таком разряде обычно порядка 100—200 жа/сл1 . Свойства плазмы положительного столба определяются напряженностью электрического поля вдоль разряда. В установившемся, неслоистом, однородном положительном столбе продольное электрическое поле таково, что число возникающих электронов и ионов равно диффузионным потерям заряженных частиц на стенках разрядной трубки. Электронная температура в плазме разряда автоматически устанавливается такой, которая необходима для поддержания потока положительных ионов и потерь электронов на стенках. В большинстве случаев, когда можно пренебречь объемной ионизацией и соударениями между электронами и атомами в метастабиль-ном состоянии, средняя электронная теглпература определяется главным образом произве,цением давления газа в трубке Р и диаметром трубки В. Чтобы воспроизвести заданные условия разряда в каком-либо чистом газе, необходимо только обеспечить постоянство про- [c.672]

В положительном столбе тлеющего разряда обычного типа имеем следующие условия как правило, низкое давление (обычно порядка 0,1— 100 мм рт. ст.), среднюю температуру газа (порядка нескольких сотен градусов Цельсия) и высокую электронную температуру . Эти условия близки к условиям протекания фотохимических реакций, где роль быстрых электронов играют кванты фотохимически активного света. При этом по их средней энергии быстрые электроны скорее соответствуют квантам жесткого излучения (далекий ультрафиолет). Поэтому тлеющий разряд должен благоприятствова[ть эндотермическим реакциям, т. е. химическим реакциям, в которых основную роль играют процессы разложения молекул, как, например. 2СН4 = С3Н2 Н- ЗНз (— 86,3 ккал), СН4 -Ь СОд = = 2С0 -f 2Н, (-55,6 ккал), СН -Ь Н О = СО + ЗН, (-45,9 ккал). Исследования реакций такого рода показывают, что реагирующая система приходит к некоторому предельному состоянию, характеризующемуся концентрациями исходных веществ и продуктов реакции, значительно, отличающимися от равновесных концентраций, как это имеет место в эндотермических фотохимических реакциях или в таких реакциях, в которых одновременно с прямой реакцией идет обратная ей также фотохимическая реакция (см. главу УИ1). [c.352]

Прибавление небольшой примеси с более высоким потенциалом ионизации, чем у основного компонента смеси, не меняет заметно условий ионизации, и электронная температура остается приблизительно постоянной. В смесях газов, где наблюдается разделение смеси (см. 4), электронная температура убывает вдоль положительного столба от анода к катоду трудноионизуемый компонент светится по преимуществу у анода [c.25]

Начнем с рассмотрения процессов, связанных с м е-ханизмом возбуждения спектра. В смеси газов в большинстве источников света возбуждаются преимущественно атомы того компонента газовой смеси, у которого более низкие критические потенциалы. Это происходит потому, что температура источника обуславливается компонентом газовой смеси с более низким потенциалом ионизации. Для положительного столба тлеющего разряда это показано в работах Доргело [ ° ] и А, А. Зайцева Аналогичные условия наблюдаются в дуговом разряде р5]. Благодаря снижению электронной температуры разряда в спектре отсутствуют линии элемента с более высоким потенциалом возбуждения. При [c.135]

Влияние конвекции на столб дуги может быть продемонстрировано на опыте, в котором действие силы тяжести, которое и обусловливает конвекцию, исключено. Это осуществляется путем заключения дуги в заполненную воздухом камеру, которая может свободно падать, причем имеется возможность измерять во время падения поле в положительном столбе, плотность тока (диаметр) и испускаемый свет. Опыт подтвердил ожидаемые результаты конвекционные потери исчезают, а грациент в положительном столбе становится меньше. Сжимающий эффект осевого потока газа ослабевает, диаметр столба увеличивается, плотность тока и интенсивность света, испускаемого на единицу длины столба, уменьшаются (рис. 139). (Следует ожидать также уменьшения температуры газа.) Такие опыты были проведены с дугами как в неподвижном воздухе, так и с ртутными дугами, заключенными в узкие трубки [223]. [c.279]

Второй вопрос касается плотности тока на аноде. Что означает размер анодного пятна, и почему плоптадь пятна при более высоких давлениях не равна площади сечения положительного столба Одной из главных причин является то, что площадь сечения положительного столба определяется главным образом процессами радиальной диффузии и рекомбинации электронов и ионов в плотной внешней зоне газа, тогда как площадь пятна определяется теплопроводностью металла электрода и испарением. Потенциалы ионизации и возбуждения паров электрода обычно меньше, чем соответствующие величины для газов, и плотность пара вблизи пятна больше, чем плотность газа. Расслютрим положительный столб постоянного диаметра, простирающийся вправо от поверхности анода, которая находится вначале при комнатной температуре. Электроны бу- [c.292]

Плазмой разряда называется область, в которой концентрация положительных ионов Л/ и электронов равны между собой предполагается, что отрицательные ионы отсутствуют. В однородной плазме электронная температура и температура положительных ионов Г не зависят от координат. Пусть концентрация нейтральных частиц будет велика по сравнению с концентрацией заряженных частиц, а соответствующее давление газа настолько мало, чтоГ Ггаза- Пусть, далее, плоская проводящая поверхность, помещенная в плазму (зонд) присоединена к источнику напряжения а последний — к аноду разрядного промежутка, причем анодное падение и падение потенциала в положительном столбе не зависят от [c.307]

Температура газа около катода выше, чем где-либо в другой точке тлеюшего разряда, за исключением отшнуровавшегося положительного столба. Повышенная температура вызывает уменьшение плотности газа около катода. Если надо исключить это обстоятельство, усложняющее условия опыта, катод делают с водяным охлаждением. [c.266]

При увеличении давления газа продольный градиент поля 8 положительном столбе увеличивается вследствие уменьшения длины свободного пути. При увеличении плотности тока продольный градиент уменьшается, но это уменьшение не всегда является простым следствием увеличения плотности тока, а часто происходит от увеличения температуры газа в положительном столбе, вызываюн1 его уменьшение плотности газа на пути разряда и увеличение средней длины свободного пробега. При прочих равных условиях увеличение плотности разрядного тока должно вести к уменьшению градиента потенциала в положительном столбе при наличии процесса ступенчатой ионизации, так как в этом случае концентрация электронов возрастает быстрее, чем пропорционально плотности тока. [c.278]

В положительном столбе дугового разряда газ находится в состоянии изотермической плазмы, при котором электроны и ионы находятся в термодинамическом равновесии. Вследствие высокой температуры, достигающей 18 000° С в центре дуги, а также большой плотности тока и возможности варьирования давления в дуговом разряде создаются весьма благоприятные условия для проведения высокотем- [c.126]

Температура газа окрло катода выше, чем где-либо в другой точке тлеющего разряда, за исключением отшнуровавшегося (контрагированного) положительного столба. Повышенная температура вызывает уменьшение плотности газа около катода. Чтобы исключить это обстоятельство, усложняющее условия опыта, катод делают с водяным охлаждением. Температура газа у катода тем выше, чем больше здесь мощность разряда (произведение плотности тока на катодное падение) [1429—1432]. [c.464]

При малых давлениях газа светящийся положительный столб заполняет собой всё сечение разрядной трубки. По мере увеличения давления, а также по мере увеличения силы тока при давлениях порядка нескольких десятков жж Н положительный столб суживается, отделяясь от стенок трубки. При давлениях порядка одной атмосферы положительный столб представляет собой узкий ярко светящийся стержень (шнур), расположенный по оси трубки. При дальнейшем повышении давления диаметр такого отшнуро-ванного положительного столба уменьшается ещё больше. Яркость шнура увеличивается. Наиболее рельефно наблюдается эта картина при разряде в парах ртути при постепенном повышении давления паров ртути путём увеличения температуры наиболее холодной части разрядной трубки, содержащей ртуть. (Трубки Игар —давление около 1 атмосферы и лампа сверхвысокого давления — десятки атмосфер.) [c.480]

Рис. 211. Сопоставление теоретических кривых Клярфельдадля зависимости температуры электронов Тд от произведения радиуса разрядной трубки на давление газа арг и экспериментальных точек. Кривая 1 соответствует опытам Киллиана, кривая 2 — опытам Грановского (диаметр положительного столба 65 мм, сила тока / = 1 А), кривые 3 и 4 — опытам Кляр-фельда (диаметр столба 32 мм, сила тока соответственно ЗА и 1А).

Среднюю температуру газа в положительном столбе дугового разряда можно также определить, измеряя скорость распространения звука в разрядной трубке [1719]. Оказалось, что при больших силах тока температура газа в дуге Петрова может быть выше температуры анода и достигает 6000° К и выше [1781]. Такие высокие температуры газа характерны для дугового разряда под атмосферным давлением. В случае очень больших давлений (десятки и сотни атмосфер) температура в центральных частях отшнуровавшегося положительного столба дуги доходит до 10 000° К. В дуговом разряде при низких давлениях температура газа в положительном столбе того же порядка, как и в положительном столбе тлеющего разряда. [c.529]

Элементарные процессы в шнуровом разряде. С увеличением давления газа и с увеличением плотности тока температура по оси положительного столба, отшнуровавшегося от стенок разрядной трубки, поднимается всё больше и больше. Процессы ионизации начинают принимать характер, всё более и более соответствующий чисто термической ионизлции. Средняя кинетическая энергия электронов плазмы приближается к средней кинетической энергии частиц нейтрального газа. Плазма становится близкой по своим свойствам к изотермической плазме. Всё это позволяет решать задачу о нахождении различных параметров разряда, в том числе продольного градиента поля в зависимости от плотности разрядного тока, на основании термодинамических и статистических соотношений. [c.532]

Из описанных физических процессов, имеющих место в разряде, ясно, что химическое превращение может итти различными путями в зоне катодного падения потенциала и в положительном столбе. При соответствующем выборе расстояния между электродами и прилагаемой разности потенциалов положительный столб можно практически совершенно устранить. Скорость реакции в зоне катодного свечения очень сильно зависит от материала катода. Влияние материала катода можно представить себе двояко во-первых, влияние твердого катода как катализатора в обычном смысле и, во-вторых, влияние испаряющихся с поверхности катода атомов, которые в различных случаях могут сильно ускорять или замедлять реакцию. Химический процесс в таких условиях оказывается весьма сложным. Поэтому ни в одной из исследованных таким образом реакций нельзя с полной достоверностью установить механизм элементарных стадий. Выход реакции в зоне катодного свечения обычно очень мал и составляёт лишь несколько молекул на электрон. Влияние давления и температуры на реакцию в разряде невелико. Вызвать при помощи катодного свечения воспламенение оказалось невозможным. Опытные данные указывают на то, что возникающие в этой зоне активные частицы весьма эффективно дезактивируются, в основном, очевидно, за счет диффузии к катоду этому процессу, может быть, способствует электрический ветер. В положительном столбе реакция имеет явно цепной характер. Она ускоряется при разбавлении смеси инертными газами, замедляется при уменьшении диаметра сосуда при постоянном расстоянии между электродами, ускоряется при повышении давления и температуры. Выход реакции на электрон весьма велик. При соответствующих условиях, таким образом, можно вызвать воспламенение. Хотя эти обстоятельства легко понять с общей кинетической точки зрения, однако подвергнуть детальному анализу различные соотношения между скоростью реакции или давлением воспламенения и величиной тока, разностью потенциалов, температурой и т. д. очень затруднительно. Поэтому в настоящее время опыты с тлеющим разрядом не могут способствовать расширению [c.124]

В области, прилегающей к аноду, при достаточном межэлек-тродном расстоянии возникает положительный столб, который представляет собой неизотермическую плазму (температура электронов значительно превышает температуру ионов). Известно, что плазма — ионизированный газ с достаточно высокой концентрацией заряженных частиц, обладающий свойством квазинейтральности, т. е. содержащий практически одинаковые количества положительных и отрицательных зарядов. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология