Механизм электрического разряда в газе

Механизм электрического разряда в газе........... [c.4]

МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В ГАЗЕ [c.118]

Полимеризация органического соединения может быть проведена или путем электрического разряда в среде паров только мономера, или в среде смеси мономера с газом (Не, Аг, N2, Н2). Механизм полимеризации, по-видимому, также зависит от того, используется или нет плазма газа. [c.78]

К разветвленным цепным реакциям относится, например, реакция образования воды из простых веществ. Экспериментально установлен и подтвержден расчетами следующий механизм этой реакции. В смеси водорода с кислородом при нагревании или пропускании электрического разряда происходит взаимодействие молекул этих газов с образованием двух гидроксильных радикалов [c.203]

Электрический разряд в газе, как и всякое сложное явление, может быть исследован и описан с двух точек зрения. Во-первых, могут быть выяснены общие макроскопические зависимости, определяющие свойства разряда в целом. Во-вторых, можно попытаться объяснить эти общие закономерности с помощью детального механизма проходящих в разряде элементарных процессов. Первый, феноменологический, путь является естественным, начальным этапом любой теории. Второй путь должен обосновать, опровергнуть или, наконец, дополнить и расширить выводы, полученные первым путем. Нет необходимости объяснять, например, с помощью аналогий с термодинамикой или формальной химической кинетикой, что общие феноменологические закономерности могут отклоняться от реально существующих. От феноменологической теории можно требовать только того, чтобы она не содержала внутренних противоречий, т. е., чтобы основанные на опыте предпосылки теории не входили в противоречие с выводами из нее в целом. Это нисколько не обесценивает значения такой теории в они-сании конкретных явлений, а напротив, является преимуществом перед любой детальной теорией, как правило, основанной на принятии той или иной модели и, следовательно, ограниченной в своей истинности адекватностью этой модели с реальным процессом. В электротехнике общие феноменологические свойства электрических приборов принято изображать в виде эквивалентных схем, которые позволяют производить расчет приборов, так как эти схемы состоят из простых элементов и отображают прибор только как источники или потребители электрической энергии, но не являются его моделью [30]. Как отмечалось выше, химическое дейст- [c.80]

Обратимся теперь к механизму поддержания разряда. Раскалённый катод дуги (область так называемого катодного пятна, на которое опирается шнур дуги) эмитирует в значительном числе электроны. Пролетая прикатодную область разряда, на долю которой падает значительная часть наложенного на дугу напряжения, электроны разгоняются до очень больших скоростей. Попадая в столб дуги, электроны, сталкиваясь с атомами и молекулами газа, заполняющего дуговой промежуток, интенсивно ионизуют этот газ. Образующиеся новые свободные электроны вновь ускоряются электрическим полем, приходящимся на долю столба, вновь ионизуют газ и т. д. В результате этого процесса и обратного ему процесса рекомбинации части образующихся ионов и электронов в столбе устанавливается некоторая равновесная концентрация электронов и ионов. Образующиеся в столбе электроны, помимо беспорядочного движения, являющегося следствием столкновений, осуществляют, под действием электрического поля, некоторый упорядоченный дрейф к аноду дуги, которому и отдают свой заряд, обеспечивая этим перенос заряда от катода к аноду, т. е. протекание тока. В свою очередь ионы дрейфуют к катоду и, ускоряясь вблизи катода, интенсивно бомбардируют последний, поддерживая этим эмиссию электронов. [c.54]

Следует отметить, что рассмотренный механизм расширения и сжатия кавитационной полости далеко не единственный. Разрушения, вызванные кавитацией, можно объяснить не только действием ударных волн, но и другими причинами например, локальным перегревом поверхности твердого тела, находящегося вблизи заполненного перегретым газом пузырька, ударами струй жидкости о поверхность твердого тела при делении пузырька на конечной стадии захлопывания, электрическими разрядами и некоторыми другими факторами. [c.157]

Очевидно, что в подобного типа электрических разрядах температура электронов намного выше температуры газа Тт, т.е. здесь имеет место хотя и стационарное, но отнюдь не равновесное состояние заселение верхних уровней происходит за счет ударов первого рода, а переход возбужденных атомов и ионов на нижележащие уровни (девозбуждение) — в основном за счет спонтанной эмиссии. В описанных случаях, конечно, можно говорить лишь о той или иной степени приближения к использованным выше теоретическим моделям. Так, газ в электротермическом атомизаторе настолько близок к состоянию термодинамического равновесия, что имеющимися незначительными отличиями можно для практических целей полностью пренебречь для описания же общих свойств пламен модель термодинамически равновесной плазмы, строго говоря, не годится. В частности, многие пламена интенсивно излучают в инфракрасной области спектра, в то время как энергетические потери на излучение покрываются за счет нагревания газа в ходе реакции горения. Таким образом принцип детального равновесия в пламенах не выполняется даже грубо приближенно. Тем ие менее для описания механизма поглощения и излучения отдельных спектральных линий атомов в пламенах оказывается возможным при определенных условиях воспользоваться законами теплового излучения, в частности, законом Кирхгофа. То же можно сказать о некоторых формах электрических разрядов. В этих случаях отпадает необходимость в оценке эффективных сечений элементарных процессов, так как распределение атомов по возбужденным состояниям оказывается возможным рассчитать более простыми способами. [c.23]

Полимеризацию органического соединения можно осуществить путем электрического разряда в среде паров только мономера или в среде смеси паров мономера с газом (N2, Не, Аг, Нг и др.). По-видимому, механизм полимеризации зависит также от того, используется ли плазма газа. Например, при добавлении в систему N2 характеристики плазменных мембран улучшаются. Однако, когда общее давление паров в системе превышает определенный уровень, проницаемость и селективность мембран начинают снижаться. [c.27]

Для понимания работы магниторазрядных насосов, помимо различий в механизме поглощения различных газов, необходимо иметь в виду изменение характера газового разряда с изменением давления. При давлениях больше 10 Па ток разряда велик вследствие большой электропроводности разрядного промежутка чтобы разряд при этом не перешел в дуговой, ток разряда специально ограничивается (в малых насосах используется балластное сопротивление Н, показанное на рис. 7.41, в крупных насосах используют более сложные электрические цепи), что приводит к уменьшению падения напряжения на разрядном промежутке. При этом уменьшается энергия ионов и, следовательно, резко снижается скорость распыления материала катодов. Поэтому быстрота действия насоса при высоких давлениях невелика, а относительно большой ток вызывает разогрев электродов и сильное газовыделение, вследствие чего давление в системе повышается. В этих условиях целесообразно продолжать откачку насосом предварительного разрежения до начала периода пуска, когда эффект откачки магнитным электроразрядным насосом становится заметным. [c.150]

В 30-х годах наша лаборатория поставила вопрос о физико-хими-ческом исследовании и усовершенствовании метода фиксации атмосферного азота с помощью электрических разрядов [1, 2]. Была поставлена проблема повышения энергетических выходов окислов азота, исследование кинетики и элементарного механизма этого процесса как результата взаимодействия электронного и молекулярного газа в плазме. Второй проблемой, связанной с плазмохимической фиксацией атмосферного азота, явилась разработка физико-химических основ переработки разбавленных нитрозных газов в концентрированную азотную кислоту. Это связало проблему фиксации азота с электросинтезом озона. Указанная область газовой электрохимии (плазмохимии) разрабатывалась кроме авторов настоящей статьи также С. С. Васильевым, Е. И. Ереминым, А. Н. Мальцевым, А. Л. Шнеерсон и Б. А. Коноваловой в Московском университете и в Институте азотной промышленно- [c.217]

В настоящем издании, дополненном и расширенном, рассмотрены условия возникновения искрового, тлеющего, дугового, факельного, коронного, барьерного (тихого) и других электрических разрядов. Описаны аппаратура и методы проведения в разрядах различных химических реакций. В книге содержатся сведения о ряде новых технологических процессов. Введен новый раздел, посвященный реакциям в плазменных струях различных газов. Показаны известные преимущества проведения некоторых реакций в плазме. Сформулированы общие принципы химической кинетики для реакций в разрядах они применены к изучению ряда конкретных случаев электрокрекингу метана, окислению азота, синтезам озона и перекиси водорода, диссоциации двуокиси углерода и другим. На основе кинетических, спектроскопических и других данных обсуждены возможные механизмы химических реакций в разрядах и рассмотрены существующие теории электрической активации. [c.367]

Термические цепные реакции. Горение. Цепной механизм могут иметь не только фотохимические реакции. Реакция водорода с хлором может быть инициирована также термически путем нагревания смеси в какой-либо точке с помощью искры или пламени. Подобным же образом можно поджечь смесь водорода с кислородом. При высокой температуре электрической искры молекула разлагается на свободные атомы. Свободные атомы из пламени поступают непосредственно во взрывчатую смесь газов. Смесь Нг иОг можно поджечь свободными атомами водорода, образующимися при электрических разрядах. Наконец, эту реакцию можно инициировать нагреванием при определенной температуре, называемой температурой воспламенения (которая изменяется с давлением, см. ниже). [c.294]

Как химик работы проводил в основном в обл. электрохимии. Изучал механизм электрической проводимости в р-рах электролитов (с 1853), законы движения ионов в р-рах (с 1890-х). Установил, что при электролизе р-ров скорости движения положительных и отрицательных ионов неодинаковы. Исследовал спектры раскаленных газов (1864) и процессы прохождения электричества через сильно разреженные газы (1869—1883). Для исследования электрических разрядов в газах использовал созданные им специальные трубки (трубки Гитторфа). Наблюдал [c.123]

Таким образом, процессы возбуждения и девозбуждения атомов инертных газов сущ ественно влияют на механизмы ионизации и химических превращений в неравновесной плазме электрических разрядов. [c.154]

Электрические разряды в смесях инертных газов с другими, в частности с углеводородами, часто используются для решения научных и прикладных задач. Знание механизма ионизации позволяет предсказать направление и величину изменения макроскопических параметров разряда [543]. [c.178]

Рекомбинация радикалов (атомов) на поверхности твердых тел может играть важную роль в механизме их гибели в неравновесных электрических разрядах при пониженных давлениях [244, 285] и их послесвечении [244, 294, 295, 563, 564], а также оказывать существенное влияние на скорость нагрева зондов, помещаемых в плазму (см. гл. II, 3), и других тел в среде диссоциированных молекулярных газов [18, 19]. Поэтому изучению кинетики и скоростей гетерогенных процессов посвящено довольно большое количество экспериментальных работ [565]. Наиболее изучена рекомбинация атомов. [c.203]

Весьма интересны исследования влияния наложения электрических полей (разрядов) на механизм и кинетику процесса пиролиза газов 3]. [c.8]

Механизм превращения метана в ацетилен в электрическом разряде изучен еще совершенно недостаточно. Так как при 1500—2000° К, отвечающих обычным температурам дугового разряда в метане или в его смесях с водородом, термодинамическое равновесие соответствует полному разложению ацетилена на углерод и водород, то из возможности получения значительных выходов ацетилена при воздействии электрического разряда на метан заключают, что превращение метана в дуге осуществляется в две стадии. Первая из этих стадий отвечает реакции 2СН4 = СдНа -f ЗН2, а вторая — реакции С2Н2 = 2С -f Н2. Одним из доводов, свидетельствующих о наличии этих двух брутто-стадий реакции, может служить тот факт, что энергетический выход ацетилена (выход в граммах на киловатт-час) возрастает при увеличении скорости газа. Из сказанного следует, что параллельно с образованием ацетилена нз метана в зоне разряда происходит также и его разложение, которое играет [c.357]

Как химик научные работы проводил в основном в области электрохимии. Изучал механизм электропроводности в растворах электролитов (с 1853), законы движения ионов в растворах (с 1890-х). Установил, что при электролизе растворов скорости движения положительных и отрицательных ионов неодинаковы. Назвал доли общего количества электричества, переносимые каждым видом ионов, числами переноса, разработал методику их определения и выяснил числа переноса для многих электролитов. Изучал аллотропию селена (1851) и фосфора (1853). Исследовал также спектры раскаленных газов (1864) и процессы прохождения электричества через сильно разреженные газы (1869—1883). Для исследования электрических разрядов в газах использовал созданные им специальные трубки (трубки Гиттор-фа). Наблюдал (1869) катодные лучи и описал их свойства. [c.142]

Добавки к кислороду других газов. Изучение синтеза озона из кислорода с добавками других газов может дать ценные данные для выяснения механизма и кинетики образования озона. Из добавляемых газов в первую очередь обращают на себя внимание инертные газы, так как их добавка позволяет изменить электрические свойства газа (снижение потенциала возникновения разряда [67]) без существенного изменения химических свойсрв. 1 [c.116]

Большую роль в решении этой задачи играют исследования и разработка ИК-лазеров с оптической накачкой. Активными средами таких лазеров могут быть многие органические соединения в газовой фазе, что позволяет получить разнообразные частоты ИК-генерации. Поиск и использование активных сред, способных работать при давлениях 1—3 МПа, когда в результате перекрывания соседних линий излучения из-за столкновительного ушире-иия становится возможной непрерывная перестройка частоты генерации, могут привести к созданию ИК-лазеров с перестраиваемой частотой, свободных от недостатков и трудностей, с которыми связана работа электроразрядных газовых лазеров повышенного давления (неоднородность электрического разряда в газе, оптическая неоднородность активной среды). Оптическая накачка является мягкой , неразрушающей активную среду накачкой, что позволяет использовать в качестве активных сред дорогостоящие вещества (например, обеспечивающие непрерывную перестройку частоты генерации смеси изотопически замещенных молекул одного вида [56, 57]). Наконец, такая накачка может быть весьма селективной, т. е. возбуждать только наиболее благоприятный для генерации на данном переходе исходный уровень, что важно для эффективности лазера и установления механизма генерации. Источниками оптической накачки здесь слул<ат прежде всего известные лазеры ИК-Диапазона спектра, но также лазеры видимого диапазона и даже импульсные лампы. [c.177]

Электрические пламена не являются собственно пламенами, а представляют собой формы электрических разрядов, поддерживаемых в струе выходящего из отверстия газа. Пламя электронных горелок поддерживается высокочастотным разрядом. Согласно Кобнну и Вильберу б, при частоте 915 Мгг и мощности разряда 5 кет можно получить два типа пламен. В случае использования многоатомных газов (воздух, N2, СО2, О2) в пламени выделяется значительное количество тепла, так что средняя температура пламени составляет около 3000° К. Механизм выделения тепла — соединение частиц, расщепляемых электронным разрядом. Одноатомные газы (аргон, гелий и т. п.) выделяют меньше тепла и поэтому внесенные в пламя предметы [c.27]

Перекись водорода или пероксосоединения могут быть получены также при пропускании искры или тлеющего разряда между электродом и водным раствором электролита или при установке обоих электродов в газовой фазе вблизи поверхности жидкости [47]. Выход перекиси водорода зачастую значительно превышает вычисленный из закона Фарадея, но падение потенциала в этом случае на один или несколько порядков превышает падение, встречающееся в процессах электролиза. Выход зависит от природы электролита, pH раствора, природы газа, в котором происходит электрический разряд, давления газа, а также и от направления электрического тока. Клеменц [48] сообщил, что из серной кислоты в присутствии кислорода могут быть получены перекись водорода, пероксосерная и пероксодисерная кислоты с выходом, примерно в три раза превышанэщим выход по закону Фарадея при добавлении станната натрия, играющего роль ингибитора разложения перекиси водорода, выход был примерно в 12 раз больше, чем по закону Фарадея. Трудно интерпретировать полученные результаты с точки зрения общепринятого механизма, так как перекись водорода может образоваться в паровой фазе, а также за счет рекомбинации ионов противоположного знака в газовой фазе или электролитических процессов и может исчезать путем разложения в газовой или в жидкой фазе, причем скорость разложения в жидкой фазе зависит оттакид переменных, [c.53]

Известно, что электрические разряды ионизируют и активируют молекулы газа, но механизм дальнейшей реакции не был выяснен. Предполагалось, что реакция образования аммиака может начаться на стенках сосуда, в котором проводятся опыты. Это могло бы объяснить, почему концентрация аммиака достигает определенного предела (1—3% в зависимости от условий опыта) и далее не изменяется. Установление такого кажущегося равновесия, возможно, связано с образованием на поверхности сосуда слоя адсорбированного аммиака. Существование определенной зависимости между количеством израсходованной энергии и количеством образова вшегося аммиака не подтверждено. Это количество, как правило, весьма незначительно (один из наибольших выходов составлял 0,3 г Нз на 1 квт-ч). [c.483]

Кондо [1147] изучил кинетику и механизм разложения дициана 2N2 в тихом электрическом разряде без протока газа при температуре 35° и начальном давлении дициана, равном 10, 20, 30 и 50 мм рт. ст. Результаты опыта показали, что дициан разлагается только по реакции [c.439]

Во время реализации данного процесса прежде всего нужно получить поток (и-Г-О-Н)-плазмы это одна из уран-фторных технологических плазм, генерируемых электрическими разрядами или в смеси гексафторида урана с различными технологическими газами, или смегнением плазмы тех же технологических газов с гексафторидом урана. В данном случае (и-Г-О-Н)-плазма генерировалась смешением потока гексафторида урана с потоком водяной (Н-ОН)-плазмы, получаемой электродуговым разрядом в перегретом водяном паре. Забегая вперед, следует сказать, что одна из проблем этой и любой другой технологии, основанной на высокотемпературном гидролизе иГб (например, газопламенной), это содержание остаточного фтора в оксидах урана. Причина заключается или в неполной конверсии исходного иГб, или в рекомбинации фторидов на выходе из реактора в приемник. В любом случае целесообразно установить форму нахождения остаточного фтора, для чего следует проанализировать на доступном сегодня уровне механизм конверсии нри высоких температурах. [c.553]

Второй основной механизм возбуждения связан с применением плазмы, возникающей при электрическом разряде в газе, например азоте или аргоне. Плазму можно определить как нейтральный газ, содержащий значительные количества положительных и отрицательных ионов и свободных электронов. Для создания плазмы необходим постоянный подвод энергии, обеспечивающий образование новых ионов, чтобы компенсировать их рекомбинацию с образованием нейтральных атомов. Разновидностью плазмы является пламя, которое питается энергией химической реакции. Благодаря строеникЗ энергетических уровней для получения плазмы особенно подходит аргон, обладающий, кроме того, дополнительным преимуществом — химической инертностью. [c.198]

Превращение под влиянием атомного водорода. Кинетика реакции между параводородом и водородными атомами должна быть той же, как при рассмотренном выше механизме превращения, если получать водородные атомы при помощи внешних воздействий, например, электрическим разрядом в газе. В опытах Гейба и Гарбека (1931 г.) параводород взаимодействовал при температурах между 10 и 100° и давлении около 0,5 мм рт. ст. с водородом, содержащим от 3 до 19% водородных атомов. Для сравнения укажем, что водород содержит в результате термической диссоциации 10- —10- % водородных атомов при 700°. [c.100]

Уширение энергетических уровней в газах довольно мало (порядка нескольких ГГц или даже меньше), поскольку механизмы ушнрення спектральной линии в газах менее эффективны, чем в твердых телах. В условиях низкого давления, при которых обычно работают некоторые типы газовых лазеров, уширением за счет соударений можно пренебречь, тогда основная причина уширения спектральной линии обусловлена эффектом Доплера. Оптическая накачка с помощью ламп, как в случае лазеров на кристаллах, в газовых лазерах была бы совершенно неэффективной из-за отсутствия широкой полосы оптического поглощения. Поэтому накачку осуществляют переменным или постоянным электрическим током соответствующей силы. Под действием электрического разряда образуются [c.43]

Принцип кинетической независимости простых реакций - отдельные простые реакции, составляющие сложную реакцию, протекают независимо друг от друга, так что кинетические функции (т.е. зависимости скорости простой реакции от концентраций и температуры) не изменяются при протекании в данной системе других реакций. Принцип независимости стадий сложной реакции обоснован тогда, когда отдельные реакции, выраженные в виде стехиометрических уравнений, соответствуют элементарным актам химического превращения, т.е. стехиометрическая схема правильно отражает истинный механизм сложной реакции. Принцип независимости простых реакций применим для большинства типов сложных реакций (параллельных, последовательных, цепных). Для сложных реакций, в которых одни простые реакции существенно влияют на протекание других, например - сопряженных реакций, принцип независимости неприменим. Принцип независимости стадий сложной химической реакции соблюдается лишь в термически-равновесном газе, когда имеет место максвелл-бол ьцмановское распределение по всем степеням свободы реагентов. При резком воздействии на газ - в ударных волнах и гиперзвуковых потоках, электрических разрядах, при горении и взрывах, в газовых лазерах, при лазерном и ином мощном световом воздействии -возможно заметное нарушение термического равновесия. Это приводит к [c.164]

Источником энергии в разряде является электрическое поле, сообщающее ускорение в первую очередь свободным электронам, которые передают свою энергию молекулам газа посредством упругих и неупругих ударов. В результате неупругих ударов происходит возбуждение и ионизация молекул, а также диссоциация их на свободные ради1 алы или атомы. Принципиально любая нз этих частиц, т. е. возбужденная молекула, ион и свободный радикал, могут являться химически активной частицей, участвующей в первичном элементарном акте. За первичным актом могут последовать, в зависимости от условий, различные вторичные реакции, причем последние могут развиваться не только в самой плазме разряда, но и на стенках разрядной трубки. Таким образом, весьма сложная задача изучения механизма реакций в разряде сводится, во-первых, к выяснению природы первично активной химической частицы и характера первичного элементарного акта и, во-вторых, к изучению возможных вторичных реакций. Следует иметь в виду, что плазма разряда может быть изотермической и неизотермической. В изотермической плазме температуры электронного и [c.250]

Электрический ветер. Явление электрического ветра, также называемое корональный ветер , имеет отношение к движению газа, вызванному выталкиванием ионов из области, прилегающей к коронирующему электроду. Несмотря на то что это явление относилось к одному из ранних явлений газового разряда, исследованием которого занимались на протяжении XVIII и XIX в [690], значение его как механизма, способствующего электростатическому осаждению, стало рассматриваться лишь совсем недавно [695]. Робинсон изучал явление электрического ветра на модели электрофильтра с положительной короной, используя вводимый гелий в качестве индикатора. Гелий рассеивался, двигаясь по направлению к стенке электрофильтра, и обозначал результирующий газовый поток от проволочного электрода к стенке электрофильтра. Робинсон [697] доказал, что дополнительная скорость дрейфа, [c.462]