Максвелловское распределение при малых давлениях

Будем рассматривать газовую среду в состоянии течения с трением и теплообменом, как находящуюся в каждой точке и в каждый данный момент времени в термодинамическом равновесии. В целом термодинамическое равновесие, однако, не будет существовать, так как в газе будет иметь место распределение температур, давлений и плотностей, хотя и удовлетворяющих уравнению состояния (13,3), но приводящих к необратимым процессам теплопроводности и трения. Естественно поэтому предположить, что функция распределения будет отличаться на некоторую малую величину ср от максвелловской (13,2). Таким образом, [c.60]

Это должно объясняться тем, что в пучке электронов, имеющих близкие и сравнительно малые скорости, быстрые электроны присутствуют в меньшей доле, чем в статистическом ансамбле электронов с максвелловским распределением электронов по скоростям. Поэтому инжекция таких монохроматических пучков электронов в плазму разряда едва ли может способствовать увеличению его энергетической продуктивности в отношении возбуждения молекул. Но при прохождении через плазму импульсов тока высокого напряжения в нее вводятся электроны с повышенной средней скоростью, в числе которых может быть и большая доля электронов, способных вызвать возбуждение молекул, чем при максвелловском распределении. Именно этим, по-видимому, и следует объяснить повышенный выход на единицу расходуемой энергии излучения возбужденных молекул в импульсных холодных разрядах при средних давлениях, который был замечен в нашей совместной работе с В. В. Пантелеевым [30]. [c.29]

Однако до сих пор остаются невыясненными вопросы, связанные с механизмом разложения Og в тлеющем разряде. Большой экспериментальный материал, приведенный в работе [212], не может быть использован для выяснения этого механизма по двум причинам. Во-первых, как правило, в этой работе исследовали смеси Og с гелием и азотом, что сильно усложняет анализ механизма реакции, и, во-вторых, не измерены истинные времена пребывания газа в зоне разряда, без чего возможны ошибки даже при качественном истолковании результатов. Работа [214] непосредственно посвящена изучению механизма разложения Og электронным ударом в предположении о максвелловском распределении электронов по энергиям в тлеющем разряде и малости вклада отрицательных ионов в ток разряда. Результаты работ [216—218] опровергают справедливость первого из этих предположений, а второе требует экспериментальной проверки. Кроме того, работа [214] проведена при малых плотностях тока, что далеко от условий разрядов, применяемых в лазерах на СО2. В [217] исследованы начальные стадии разложения СО2 в тлеющем разряде при давлении газа 2 мм рт. ст. и плотностях разрядного тока 0,6—12 мА/см , близких к рабочим для лазеров на СО2. Особое внимание при этом уделено измерению параметров, влияющих на кинетику реакции. [c.104]

В плазмохимических системах при атмосферном или повышенном давлении и больших степенях ионизации 10 этот вопрос имеет значение при наличии очень быстрых процессов, в частности, химических реакций, диффузии к стенкам и т. д., которые могут приводить к отрыву температуры электронов от газовой (поступательной или колебательной) температуры. В частности, в дуге постоянного тока [191] отрыв и Гг может быть суш е- твенным и заметно сказаться на скоростях физико-химических процессов, например диссоциации молекул. Тем или иным способом воздействуя на величину Те—Гг), можно влиять на селективность и экономичность плазмохимических процессов в этих условиях. Возможность суш,ественного отклонения функции распределения электронов по энергиям от максвелловской (равновесной) в этих условиях маловероятна. Однако в плазме с малой степенью ионизации 10 отклонение вполне возможно и при атмосферном, и при повышенном давлениях. [c.102]

При малых давлениях, когда /. / , ионы и электроны, где бы они ни возникали, движутся к стенкам, изредка сталкиваясь с. молекулами газа. На стенках возникает сильный отрицательный заряд. В результате большая часть электронов отталкивается от стенок этим зарядом обратно в газ, а ионы увлекаются им на стенку. Хотя столкновения между электронами и молекулами газа редки, все же число их достаточно для того, чтобы, во-первых, вызвать необходимое число актов ионизации, равное числу зарядов, теряющихся на стенках, и, во-вторых, чтобы обеспечить максвелловское распределение электронов по энергиям, которое пред1Юлагается и при малых давлениях. Обмен энергией между электронами происходит в результате непосредственного взаимодействия электронов друг с другом, а также в результате столкновений второго рода или плазменных колебаний. Средняя энергия электронов может быть найдена из условия равенства скорости исчезновения зарядов и скорости ионизации [2]. Детальное вычисление дает [c.262]

Заметим, что, вообще говорп, распределение скоростей всех сортов частиц по Максвеллу и равенство температур отдельных сортов частиц является в значительной мере независимыми характеристиками плазмы. Так, например, при газовом разряде низкого давления (например в гейслеровских трубках) электроны за счёт взаимодействия между собой приобретают максвелловское распределение скоростей аналогичным образом максвелловское распределение скоростей имеют и атомы. Однако, благодаря малой плотности газа, число соударений электронов с атомами сравнительно невелико, между атомами и электронами не устанавливается термическое равновесие средняя кинетическая энергия электронов оказывается больше средней кинетической энергии атомов. Это означает, что величина Гэл, входящая в закон Максвелла, управляющий распределением скоростей электронов, отличается от Т — температуры, определяющей распределение скоростей атомов. Различие [c.35]

Специфика измерений высоковакуумными манометрами. Обычно измерения глубины вакуума в области низких давлений проводятся с целью определения плотности потока молекул, падающих на определенную поверхность внутри вакуумной системы. Интересующий нас объект может быть тонкой пленкой, подложкой или каким-либо прибором. Обычно предполагается, что измеряемое манометром давление газа соответствует условиям, одинаковым для всех точек данной вакуумной камеры. Это предположение, однако, является всего лишь аппроксимацией, поскольку в области очень низких давлений поведение газа определяется в основном взаимодействием молекул газа со стенками камеры, а не между собой. Следовательно, распределения самих частиц и их скоростей не являются однородными и отличаются от максвелловских. Для ионизационных манометров характерен еще ряд ограничений в измерении давления газа и большая часть источников ограничений не может быть устранена. Для уменьшения величины этих эффектов и оценки точности измерения в области малых давлений необходимо разобраться в механизмах, ответственных за эти эффекты. Проблема неоднородности распределения газа в вакуумных системах рассматривалась Муром [357]. Он перечислил причины, которые могут приводить к изменению плотности газа. Причиной могут быть насосы, действующие как ловушки и как источники направленного распространения газовых частиц. Эффект может быть связан с неупругим отражением падающих на стенку молекул, с поверхностной миграцией адсорбированных газов, вариацией скоростей адсорбции и десорбции на определенных участках внутренних стенок. Изменение плотности газа может быть вызвано разницей в температурах элементов системы. Хотя попытки описать аналитически реальное распределение газа и были сделаны, однако они были выполнены для систем с простейшей геометрией. Экспериментальные исследования в этом направлении были проведены Холлэндом, который рассматривал общее давление газа как сумму максвелловской и направленной составляющих [358]. Он закрепил ионизационную манометрическую лампу так, что ее впускная трубка могла поворачиваться, и наблюдал значительную разницу в давлении при различных ориентациях, измерительной лампы. Поскольку все источники неравномерного распределения давления газа устранить невозможно, при установке ионизационной лампы в вакуумную систему необходимо принимать во внимание хотя бы наиболее важные из них. Если манометрический датчик обращен в сторону насоса, криогенной панели или активно обезгаживаемой поверхности, такой, например, как нагреваемый элемент, то он, по-видимому, будет показывать давление, соответствующее либо более низкой, либо более высокой плотности частиц по сравнению с атмосферой, окружающей подложку. Для получения более близкого к реальному значения давления необходимо соединительную трубку манометрического датчика направить в обратную сторону или вбок таким образом, чтобы эффекты направленности потоков были близки к тем, которые имеют место у подложки. Опасность неправильного показания давления больше в системах с мощными насосами из-за высоких скоростей десорбции. В этих условиях можно ожидать преобладания направленной составляющей давления, которое вряд ли будет правильно измерено с помощью манометра. [c.330]

Молекулярный режим течения газа характеризуется тем, что частота столкновений между молекулами в элементарном объеме пренебрежимо мала, однако число молекул достаточно велико, чтобы можно было рассчитывать и измерять макроскопические свойства газа давление, температуру и массовую скорость. Взаимодействие падающих и отраженных молекул газа у птаерхности твердого тела, помещенного в газ, незначительно и пограничный слой отсутствует. При таких условиях свойства течений могут быть определены в перво.м приближении из максвелловского закона распределения скоростей молекул. [c.87]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология