Плазма неизотермическая

В относительно холодной неизотермической плазме, например тлеющего разряда, в которой температура электронного газа более или менее значительно превышает температуру молекулярного газа, концентрации частиц, из которых некоторые могут быть химически активными, определяются не термодинамическим равновесием, а стационарным состоянием, возникаю-пщм в результате конкуренции различных процессов образования и расходования частиц, В зависимости от соотношения скоростей противоположно направленных процессов концентрации как первично активных частиц, так и конечных продуктов внутри самой плазмы могут значительно превышать термически равновесные. В этом случае уместно говорить о специфической электрической активации реакций, которая и будет рассмотрена в данном параграфе. [c.251]

Процессы в разряде определяются концентрацией электронов, концентрацией нормальных и возбужденных атомов и распределением частиц по скоростям. Смесь частиц, находящуюся в газоразрядном промежутке, можно рассматривать как совокупность трех сортов частиц электронов, ионов и атомов они образуют так называемую плазму. Существует два типа плазмы изотермическая и неизотермическая. [c.20]

Если плазма изотермична, то электроны, ионы и молекулы могут находиться в термодинамическом равновесии друг с другом. Поэтому протекание химических реакций в такой плазме определяется законами обычной термодинамики выход продуктов при химической реакции в такой плазме также будет равновесный. Если плазма неизотермическая, то, как показывает опыт, можно получить и сверхравновесные выходы продуктов реакции. [c.306]

Для неизотермической плазмы механизм активации молекул имеет нетермический характер. В этом случае молекулы активируются при столкновениях с электронами. Непосредственный переход энергии электрона в поступательную энергию молекул затруднен из-за большого различия масс электрона и молекулы. Колебательное или вращательное возбуждение молекул электронным ударом также маловероятно. Поэтому при столкновении электронов с молекулами или атомами происходит в основном электронное возбуждение молекул. Следовательно, механизм активации молекул электронами напоминает механизм фотохимических реакций. [c.306]

Всякое вещество при достаточно высокой температуре переходит в особое состояние — в так называемую плазму. При температурах порядка десятков миллионов градусов плазма представляет собой электронно-ядерный газ. Все частицы плазмы обладают огромной энергией теплового движения, которая и приводит атомы к термической диссоциации на ядра и электроны. При этом средняя температура электронов может на несколько порядков отличаться от средней температуры ядер (неизотермическое состояние плазмы). [c.377]

УРАВНЕНИЯ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ [c.169]

Благодаря различию масс передача энергии от электронов к ионам и молекулам в разряде затруднена, так как согласно закону сохранения импульса при столкновении легкой и тяжелой частиц в кинетическую энергию переходит доля энергии, равная отношению масс этих частиц. Поэтому средняя энергия электронов обычно значительно больше средней энергии ионов. Если электроны и ионы распределены по анергиям по закону Максвелла, то их можно характеризовать электронной и ионной температурами. Электронная температура, в соответствии с вышесказанным, обычно значительно выше ионной температуры. Последняя, как правило, совпадает с молекулярной температурой из-за примерного равенства масс ионов и молекул. Плазма, характеризующаяся различными температурами, называется неизотермической. Если молекулярная и электронная температуры одинаковы, говорят об изотермической плазме. [c.305]

Классическим примером неизотермической плазмы является плазма тлеющего разряда. Наоборот, в сильноточных дугах плазма становится изотермичной. В дуге электроды и газ сильно раскаляются и происходит в основном термическая ионизация газа, что приводит к изотермичности плазмы. [c.306]

Отметим, что в разрядах при больших давлениях с неизотермической плазмой (тихий разряд) происходят обычно процессы ассоциации или полимеризации (например, образование озона). В разрядах при низких давлениях с неизотермической плазмой, (тлеющий разряд) преобладают процессы диссоциации (например, получение атомарного водорода). [c.308]

Таким образом, найдены все неравновесные потоки, определяющие уравнения для гидродинамических величин. Нам следует выписать последнее из системы уравнений гидродинамики неизотермической плазмы — уравнение изменения электронной температуры [c.170]

Полученные дважды логарифмические выражения полностью определяют поперечную частоту столкновений лишь в случае изотермической плазмы. Для неизотермической плазмы в условиях, когда температура электронов превышает температуру ионов, необходимо знать выражение 2. После интегрирования с логарифмической точностью из формулы (64.15) получаем [18,19] [c.300]

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]

Иная картина наблюдается в так называемом тихом разряде, происходящем при сравнительно высоких давлениях, близких к атмосферному и характеризующемся неизотермической плазмой [1] с относительно низкими молекулярными температурами. В этих условиях протекают процессы усложнения исходных молекул, т. е. получаются продукты с большими по сравнению с исходными веществами молекулярными весами (например, [c.76]

Малые значения энергий активации характерны для химических реакций в разрядах с неизотермической плазмой, также как и для фотохимических реакций. В этих случаях скорость первичных процессов, протекающих при [c.111]

Наличие неизотермической плазмы в тихом и тлеющем разрядах позволяет использовать для разделения изотопов различные реакции синтеза, диссоциации, обмена и другие, происходящие в этих разрядах. Благодаря наличию богатых энергией частиц (в первую очередь, электронов) в разрядах довольно быстро происходят [c.139]

Под неизотермической плазмой подразумевается плазма, в которой атомы, электроны и ионы обладают различной энергией. [c.21]

Электронная температура и электронная концентрация. Можно сопоставить средней кинетической энергии электронов в плазме определенную температуру, ее принято называть электронной температурой ( 7 ). Необходимо помнить условный характер этого термина, так как в газоразрядной неизотермической плазме отсутствует термодинамическое равновесие, а следовательно, обычное понятие о температуре теряет смысл. [c.21]

В зоне возбуждения вещество находится в плазменном состоянии. Плазму можно рассматривать как смесь газов электронного, ионного и атомного. Различают плазму изотермическую и неизотермическую. [c.48]

При анализе газов для повышения чувствительности определения трудновозбудимых компонентов приходится применять разряд при низких давлениях. Однако такие источники являются примером неизотермической плазмы, и условия возбуждения в них не всегда выгодны для анализа. Например, многими исследователями отмечено, что именно в этих условиях особенно сильно сказывается присутствие третьего компонента оно приводит к изменению отношения интенсивностей линии примеси к линии основного вещества. Так, прибавление азота ослабляет линии гелия прибавление аргона — линии неона и гелия Р ]. Такое изменение возможно как за счет изменения электронной температуры, так и за счет ударов второго рода. [c.136]

Сведения по термодинамике фторидов, необходимые для проведения экспериментальных и расчётных работ по (и-Р)-плазме, постоянно уточняются. Из данных работы [11] следует, что с уменьшением фтор-лигандов в молекуле UF увеличивается энергия связи и уменьшается летучесть соединения. Если диссоциация UFe происходит в неизотермической плазме, то возможна конденсация слаболетучих фрагментов UFe в местах с пониженной температурой. [c.186]

Если диссоциация фторидов урана протекает в неизотермической плазме, то в пристенных и прочих участках плазменной зоны с пониженной температурой могут происходить конденсация слаболетучих фрагментов UFе и рекомбинация летучих фторидов UFq, UF5. [c.494]

В. Г. С а мой лов ич. Вопрос обращен к путям расхода полной энергии, а все рассуждения, приводимые в докладе, касаются только электронного газа. Плазма исследуемого разряда является неизотермической, и энергия электронов при неупругих процессах переходит в энергию нейтрального газа, в дальнейшем эта энергия нейтрального газа может идти на химическую реакцию и выделяться в виде тепла- па электродах. [c.81]

Для неизотермической плазмы, которая получается при низких давлениях (при малой концентрации частиц), характерно, что атомный, ионный и электронный газы имеют разную температуру и каждый свою среднюю кинетическую энергию, причем Т а- [c.49]

Средней кинетической энергии электронов в плазме сопоставляют температуру соответствующего максвелловского распределения и говорят о температуре электронного газа в плазме, несмотря на то, что в газоразрядной неизотермической плазме нет термодинамического равновесия. Таким образом, температура электронного газа в плазме имеет условный смысл. Делать из значений этой температуры какие-либо выводы, основанные на законах термодинамики, в случае неизотермической плазмы нельзя. Но вместе с тем температура электронного газа или соответствующая средняя кинетическая энергия электронов, выраженная в электрон-вольтах, является параметром, характеризующим энергетическое состояние электронов в плазме, даже в том случае, когда распределение энергии среди электронов плазмы не в точности максвелловское. [c.285]

Специфичность химического действия электрических разрядов в первую очередь объясняется тем, что энергия, подводимая к разряду, в первой стадии своего превращения концентрируется в электронном газе. При этом в связи с большим различием масс электронов и молекул передача энергии от электронов к молекулам путем упругих столкновений происходит медленно. Поэтому средняя энергия электронов может оказаться значительно больше средней энергии нейтральных молекул и тяжелых ионов. Это различие средних энергий иногда характеризуют, приписывая электронному и молекулярному газам неодинаковые температуры, что справедливо при условии применимости к электронному газу закона распределения Максвелла—Больцмана. Когда электронная температура существенно выше молекулярной, говорят о неизотермической плазме разряда, в которой существуют условия образования сверхравновесных концентраций продуктов реакций. Примером этого может служить образование окиси азота в концентрациях до И об.% ( 4), что примерно вдвое превосходит максимально возможные термодинамически равновесные концентрации . [c.322]

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]

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 условиях низкого давления энергообмен между частицами сильно затруднен. Поэтому более тяжелые, медленные частицы плазмы, легко отдавая свою энергию окружающей среде, оказываются менее энергичными , чем более легкие, быстрые частицы, которые практически не вступают в энергообмеи с окружающей средой. В результате у разных компонентов такой плазмы значения температуры различны и плазма оказывается неизотермической. Температура электронного и фотонного газов неизотерми-ческой плазмы значительно выше температуры ее ионного, молекулярного, радикального, атомного и т. п. газов. Например) температура электронного газа в неоновых лампах дневного света достигает 25 ООО К, в то время как температура, обусловленная нейтральными частицами и иопами, близка к температуре окружающей среды. Внешне температура такой плазмы обычно не превышает 1000 К, поэтому на практике ее называют холодной. [c.41]

Иопно вуковые колебания неизотермической плазмы [c.111]

Задача IV. 6. В неизотермической плазме с температурой электронов. знач1ггельно превышающей температуру иопов, электроны равномерно дрейфуют относительно ионов со скоростью, много меньшей их тепловой скорости. Найти условие возникновения неустойчивости относительно раскачки ноныо-звуковых колебаний плазмы [12]. [c.125]

Благодаря тому, что время выравнивания температуры электронов и ионов плазмы значительно превышает время релаксации импульсов, то часто оказывается возможной ситуация, в которой температуры электронной и иопной компонент плазмы значительно отличаются друг от друга. Естествепно, что в такой ситуации обычная гидродинамика не может быть использована. Напротив, подобная неизотермическая плаама может быть описана уравнениями переноса, полученными в предшествующих двух параграфах. Однако эти уравнения переноса существенно упрощаются в условиях, которые можпо называть гидродинамическими. [c.162]

Различаются также высокотемпературная и низкотемпературная плазмы. Для первой характерны температуры, достигающие сотен тысяч градусов, и физические процессы ионизации "и возбуждения частиц, практически являющихся атомами и ионами, возникшими в результате распада молекул. Низкотемпературная плазма характеризует состояние газа в пламенах, в ударных трубах, в электрическом разряде при высоких давлениях. Для низкотемпературной плазмы, которая представляет наибольший интерес для химической кинетики, xapaкtepнo протекание в ней химических процессов. При вызванном последними значительном нарушении равновесного распределения энергии в газе плазма является неизотермической. [c.352]

Совершенно противоположная возможность открывается для случая неизотермической плазмы, в которой температура электронов достаточно сильно превышает температуру ионов. Действн- [c.240]

В.шяние ионно-звуковых колебаний на э1ектрониыг потоки в неизотермической плазме [c.243]

Роль колебаний в кинетике неизотермической плазмы, находящейся в сильном магнитном поле, и 1учалаС1. Р.шазашиилн [8]. [c.277]

Перопективность применения электрогазовых разрядов (ЭГР) в химической технологии определяется тем обстоятельством, что в ряде случаев наличие в электрическом разряде неизотермической плазмы позволяет получить конечные концентрации реагирующих веществ, существенно превышающие равновесные концентрации, соответствующие данной молекулярной температуре реакции. Кроме того, увеличение скорости химических реакций в, электрогазовых разрядах приводит к достижению заданной степени превращения реагирующих веществ в реакции (выход целевого продукта) при значительно более низкой температуре, чем при чисто термическом воздействии. Возможность снижения температуры процесса представляет существенный интерес, в частности в процессах образования пироуглерода [7, 8]. [c.59]

Согласно измерениям К. Н. Мочалова, [194, 254] электронная температура факельного разряда значительно превьшает температуру газа. Таким образом, плазма в разряде этого типа является неизотермической. [c.445]

Действительно, состояние газа в зоне электрического разряда, вообще говоря, представляет собой состояние неизотермической плазмы состоящей даже в случае такого простого по составу вещества, как метан, из разнообразных ионов и радикалов, вступающих между собой в химическое взаимодействие. Эффективность этого взаимодействия, характер химических процессов, а следовательно, и состав продуктов реакции определяются первоначальным составом газа и его давлением, временем возде11-ствия разряда, его мощностью, электронной и молекулярпой температурой разрядной зоны и другими факторами. [c.455]

Известно, например, что в случае течения плазмы на границе с электродом возникает область объемного заряда (так называемый ленгмюровский слой), в которой напряженность электрического поля может достигать большой величины [31]. Для течения вблизи катода потенциальный барьер внутри ленгмюровского слоя [ е А (р (где е — заряд электрона Дф — падение потенциала) может оказаться значительно больше энергии электронов кТ (или ионов кТ ). В силу того, что еДф /сГе, электрическое поле в ленгмюровском слое приводит к отражению приходящих из плазмы электронов. Поэтому на границе ленгмюровского слоя для электронов с энергией порядка кТе имеет место закон зеркального отражения. Как правило, толщина ленгмюровского слоя г мала по сравнению с длиной свободного пробега 1 . Поэтому граничное условие зеркального отражения может быть формально снесено на поверхность тела. Для электронной компоненты в частично ионизованной неизотермической плайме граничные условия в этом случае будут непосредственно следовать из приравнивания нулю антисимметричной части функции Энскога, т. е. [c.117]

Характер протекающих в электрическом разряде химических процессов зависит от формы и физических параметров разряда. В первую очередь он определяется давлением и свойствами плазмы — ее изотермичностью или неизотермичностью. При малых давлениях- и неизотермической плазме (тлеющий разряд) проходят главным образом процессы расщсплсния исходных веществ, их крекинг с образованием атомов и радикалов. Повы-щение давления, как правило, приводит к почти изотермической плазме с большими молекулярными температурами (дуги). Для этой формы разряда также характерно крекирующее действие, причем в этом случае оно в основном сводится к термическому крекингу. [c.76]

В плазмохимических реакторах подача энергоносителя (плазмы) и сырья производятся, как правило, раздельно. Смешение энергоносителя и сырья в этом случае имеет ряд особенностей 1) плазменная струя имеет высокую температуру, компоненты плазмы диссоциированы, по плазменной струе наблюдаются высокие градиенты температуры (осевые храдиенты температур до 400 К/мм, радиальные до 5000 К/мм) 2) смешение происходит в неизотермических (плазма имеет температуру около 3000 К, а сырье 300 К) условиях (в результате плотности компонентов значительно различаются) 3) процесс смешения сопровождается эндотермической реакцией, время протекания которой сопоставимо со временем смешения 4) смешению сопутствуют различные рекомбинационные процессы со значительным энергетическим выходом. [c.667]

Для определения кинетических характеристик термического разложения солевого остатка капель при скоростях нагрева К/с обычно используют линейный неизотермический нагрев вещества в дериватографе. Известно, однако, что рост скорости нагрева от 0,02 до 0,56 К/с ведет к росту кинетических параметров, в связи с чем предлагается принимать в качестве кинетических параметров для плазмохимических процессов асимптотические значения этих параметров, соответствующие больгиим скоростям нагрева, хотя неясно, как определить асимптоту при переходе от скоростей 0,02- 0,56 К/с к скоростям 10 -ь10 К/с. Изучение кинетики методом дифференциально-термического анализа с последующей аппроксимацией на условия взаимодействия распыленного раствора с технологической плазмой, так же как и прямые исследования брутто-кинетики в плазменном реакторе не позволяют определить реальные кинетические параметры в условиях полидисперсного распыла раствора в неизотермическом режиме. Нужны независимые количественные исследования разложения нитратов в условиях, близких к условиям в плазменном реакторе. [c.272]

Существует некоторая аналогия между КТА и плазменным реактором есть быстрая 1 с) неизотермическая часть прогрева и протяженное во времени квазиизотермическое разложение. Однако имеется и очень существенное различие температура плазмы (2000 4-4000 °С) значительно выше температуры дисков (100 -Ь 800 °С), а топкодисперсные частицы (капли раствора или плава) значительно меньше по размерам, чем образец в пакете КТА (10 -г 10 мм против 1 мм). Время прогрева частицы, пронорциональное квадрату характерного размера, гораздо меньше, чем в КТА. [c.274]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология