Время и длина релаксации в плазме

Время и длина релаксации в плазме. Газоразрядная плазма представляет собой статистическую систему большого числа разнообразных частиц. Хотя эта система и неизотермична, в ней имеет место определённое динамическое равновесие, выражающееся в том, что количество энергии, выделяемой разрядом в единицу времени, равно количеству энергии, отдаваемой плазмой окружающей среде в виде тепла и энергии излучения. Среди каждого рода составляющих газоразрядную плазму частиц устанавливается некоторое определённое распределение скоростей и энергии, остающееся статистически неизменным за всё время существования данного режима плазмы. В этом смысле это распределение также может быть названо равновесным, хотя оно и не соответствует распределению по энергиям или по скоростям в предоставленной самой себе изотермической системе, равновесной во всех отношениях. [c.504]

Строго говоря, восстановление нарушенного режима статистической системы происходит асимптотически. Но, как и во всех подобных случаях, можно говорить о времени и о длине релаксации, имея в виду такое время и такую длину, при которых нарушение режима становится практически незаметным. При подсчёте времени или расстояния релаксации задаются уменьшением в определённое число раз отступления какоР1-либо величины от значения той же величины в невозмущённой плазме. [c.505]

Какие же процессы приводят к столь быстрому восстановлению статистического режима плазмы Произведённая Ленгмюром оценка эффективности всевозможных элементарных процессов не привела к требуемому результату. Поэтому он высказал предположение, что быстрому восстановлению равновесного режима плазмы способствуют возникающие в плазме электрические колебания. Однако более детальные подсчёты вскоре показали, что и высокочастотными колебаниями нельзя количественно объяснить наблюдаемые на опыте малые значения времени и расстояния релаксации плазмы. Тогда Ленгмюр пришёл к мысли [1572], что действующим механизмом здесь является взаимодействие электронов с микрополями плазмы, благодаря которому постоянно происходит изменение направления и ско рости движения электрона. Длина свободного пути электрона в плазме становится очень малой, и электрон как бы претерпевает очень большое число столкновений. Габор [1571] облёк эту мысль в форму математической теории. Но теория Габора вызвала ряд возражений и в конечном итоге также оказалась недостаточной. В настоящее время количественное объяснение малого расстояния релаксации возможно на основе упомянутой выше теории Л. А. Власова [1570]. [c.505]

Методика эксперимента подробно описана в [102]. Полученные результаты можно свести к следующему. (1) Механизм перемешивания холодной струи с плазменной струей является в основном турбулентным. (2) Распространение турбулентной струи диаметра 6 в канале реактора диаметром d при условии можно считать подчиняющимися законам распространения свободных турбулентных струй до тех пор, пока ее пограничный слой пе касается стенок канала реактора. Этот вывод согласуется с результатами, полученными в [ 103] для холодных струй. Расчеты с использованием полученного в [102] эмпирического уравнения траектории струи в сносящем плазменном потоке также дают результаты, близкие к опубликованным для холодных и слабо подогретых струй [100]. (3) Струя, вдуваемая в плазменный поток нормально оси, быстро затухает. Это явление согласуется с результатами работ [ 104, 105]. Время пребывания введенного газа в объеме плазмохимического реактора определяется в основном скоростью сносящего потока плазмы. (4) Длина 1 зоны релаксации профиля концентрации примеси, введенной в плазменный ноток, находится в пределах (1,5—4,5) d и изменяется нерегулярным образом при изменении величины отношения динамического напора холодной струи к среднему по сечению динамическому напору плазменной струи н варьировании степенн симметричности ввода холодного газа относительно оси плазменной струи. Статистическая обработка результатов измерения величины показывает, что ее наиболее вероятное значение составляет 2d. Соответствующая этому значению величина времени установления профили концентрации примеси составляет 20—30 мксек. (5) Для объяснения получеппых результатов была привлечена простая модель, основанная на результатах анализа Г. И. Абрамовича [96] свободных турбулентных струй. Результаты расчета по этой модели величины / удовлетворительно согласовались с результатами эксперимента [102]. [c.65]

В 11 на основании анализа диаграммы п —Т показано, что в плазме могут реализоваться условия, при которь[х электронная компонента ведет себя как идеальный газ. Тогда ее электронные свойства Д10ЖН0 описать с п()мош,ью аппарата теории хгдеальных газов. Применительно к кинетическим электронным свойствам становится возмояшым исиользование методов кинетической теории газов, опирающейся на понятия эффективных сечений взаимодействий и длины свободного пробега. К свойствам плазмы, описываемым таким образом, относятся, например, время релаксации электронов, электропроводность, электронная теплопроводность, электронная диффузия, термоэлектрический коэффициент и др. [c.279]

Если время установления термического равновесия (время релаксации) больше, чем пауза между двумя колебаниями поля, то разность между температурами электронов и ионов сохраняется постоянной, возникает эффект неравновесности. Перавновесность плазмы возрастает при понижении давления, так как в разреженном газе длина свободного пробега электрона возрастает и уменьшается частота столкновений с ионами. [c.101]