Плазма равновесная

Рис. У.16. Равновесные концентрации частиц в азотной плазме при 1 атм

В научно-технической литературе используют термины высокотемпературная и низкотемпературная , равновесная и неравновесная , горячая и холодная плазмы. К низкотемпературной (холодной) относят плазму с температурой ионных частиц 10 —10 °С, а к высокотемпературной — плазму с температурой частиц выше 10 С. Термин горячая плазма аналогичен термину высокотемпературная плазма. [c.295]

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]

В плазмохимической технологии используют как равновесную, так и неравновесную плазмы. Равновесная плазма является источником большого количества активных частиц (ионов, атомов, радикалов), поэтому именно ее чаще используют при проведении крупнотоннажных плазмохимических процессов, таких как пиролиз и конверсия углеводородов и угля, получение оксида азота, высокодисперсных порошков металлов, карбидов, нитридов, бори-дов, оксидов и др. [c.442]

Некоторые оценки параметров разрядов при высоких давлениях можно получить, пользуясь следующими соображениями. Определим концентрацию электронов из формулы Саха, считая плазму равновесной. Запишем выражение для плотности поглощаемой мощности [c.223]

Коэффициенты скорости диссоциативной рекомбинации велики (10 —10 см /с) и зависят от температуры электронов и газа. Эти процессы также вызывают отклонения от ионизационного равновесия- в низкотемпературной плазме. Равновесные концентрации ионов и возбужденных частиц в физике плазмы рассчитывают по уравнениям Саха и Больцмана с температурой электронов (если она может быть с достаточным приближением определена). [c.268]

Отклонение от равновесности в СВЧ-плазме при атмосферном давлении зависит от рода газа. Так, в аргоновой плазме с добавкой водорода при мощностях 800—1200 Вт температура газа 4500 К, а температура заселения уровней аргона и водорода 7000 К при концентрациях электронов 10 см 3. В тех же условиях азотная плазма равновесна. [c.301]

Имеющая значительную длину, струя представляет собой плазму дугового разряда, пространственно стабильную, оптически прозрачную, термодинамически равновесную (существует ЛТР). В самой плазменной струе имеется лишь небольшое количество паров материала электродов. Плазмотрон применяется для анализа растворов, которые вводятся пневматически или ультразвуковым способом. [c.53]

ДО 24 000° К и захватывает область первой и второй ступеней ионизации атомов углерода и кислорода. Рис. 33, б показывает, что при повышении температуры сначала молекулы СОг диссоциируют на СО и О2, далее молекулы О2 разлагаются на свободные атомы. При данном давлении уже к 3 000° К в равновесной системе почти не остается молекул СО2 и О2 и она состоит практически, полностью из молекул СО и атомов кислорода. Примерно с 4 000° К начинается разложение молекул СО. Дальнейшее повышение температуры приводит к отделению от атомов углерода, а затем и от атомов кислорода сначала одного электрона, а при более высоких температурах и другого электрона. Образование плазмы в этой системе при указанном давлении начинается примерно с 5000° К. Процессы термической ионизации атомов, как и процессы термической диссоциации молекул, являются обратимыми термодинамическими процессами. Для них могут быть определены соответст-вуюш,ие тепловой эффект процесса и константа равновесия, а также зависимость их от температуры и пр. [c.120]

Практические применения плазмы. Плазмохимические процессы заняли прочное место в ряде отраслей техники. Они применяются для нанесения металлических покрытий на различного рода изделия, в том числе из полимерных материалов, для получения металлов из оксидов, галидов, сульфидов, для синтеза тугоплавких карбидов, нитридов, оксидов, в форме порошков. Плазменная переплавка стали приводит к получению металла очень высокой прочности и большой долговечности. Плазменные методы отличаются высокой производительностью аппаратуры, но обычно требуют большой затраты энергии. В плазменных процессах, как правило, достигаются очень высокие температуры, которые создают возможности осуществления химических реакции с очень высокими скоростями и образования высокоактивных форм веществ. Особенно эффективно применение плазмы для получения свободных радикалов и атомов из молекул. Так, в тлеющем разряде можно практически полностью осуществить диссоциацию водорода на атомы при 800 К, в то время как при обычном нагревании до этой температуры равновесная смесь содержит лишь 10 % атомов. [c.252]

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]

Сверхравновесные выходы можно получить и при изотермической плазме, применяя так называемый метод закалки. Если быстро пропустить газ через разряд с изотермической плазмой, то установится равновесная по отношению к температуре в зоне разряда, концентрация продукта. По выходе из зоны разряда газ быстро охлаждают. Тогда равновесие, соответствующее новой, более низкой температуре, не успевает установиться, и концентрация продукта остается сверхравновесной по отношению к этой, более низкой температуре. Равновесие, как говорят, кинетически заторможено. [c.306]

Метод локального потенциала особенно интересен для разреженных газов и плазмы, где нельзя сделать предположения о локальном равновесии. Но даже в обычных задачах газокинетической теории этот метод можно использовать для вычисления высших приближений Чепмена — Энскога. Конечно, в этом случае пробные функции нужно выбирать, исходя из локальных равновесных распределений Максвелла. Читателя, интересующегося приложениями, отсылаем к оригинальным статьям, посвященным этому вопросу [27, 125]. [c.148]

Второй путь — синтез оксидов азота в неравновесной плазме, [67—69], которая характеризуется различными уровнями электронной, колебательной и поступательной энергии частиц. Процесс протекает при относительно низкой температуре нейтральных частиц и полученные концентрации N0 могут значительно превышать ее равновесные значения. [c.93]

В горячей равновесной плазме азота при Р= 10 атм и 7 = 5000 К происходят реакции [c.126]

Технологическая схема равновесных плазмохимических процессов включает следующие операции. Теплоноситель или один из реагентов нагревается в плазмотроне с помощью электрического разряда и переводится в состояние плазмы. В смесителе плазма смешивается с остальными реагентами. При температурах (2—10)-103 К может начаться химическая реакция, которая обычно продолжается в реакторе. Чтобы остановить реакцию на требуемой стадии, температуру реагентов резко снижают в закалочном устройстве. Для сохранения продуктов, являющихся промежуточными веществами плазмохимических реакций (например, ацетилена, получаемого при пиролизе метана), чрезвычайно важны момент времени, в который начинают закалку, и скорость снижения температуры. Так, опоздание с закалкой на 2-10 с приводит к уменьшению концентрации ацетилена с 15,5 до 10% В зависимости от скорости закалки конечные продукты могут иметь стехиометрический или нестехиометрический состав (например, ШС или ШгС). [c.96]

Равновесные концентрации компонентов аргоновой плазмы при атмосферном давлении [c.730]

Рассмотрим неоднородную плазму в постоянном магнитном поле В. Магнитное поле ориентируем вдоль оси z, считая его силовые линии прямыми. Ось л направим вдоль направления изменения распределения частиц и магнитного поля. Равновесное состояние плазмы в таких условиях описывается кинетическим уравнением [c.119]

Отсюда для равновесного состояния плазмы имеем [c.121]

Задача IV. 8. Найти комплексную диэлектрическую проницаемость плазмы без столкновений, находящейся в постоянном, пространственно однородном магнитном поле при условии полного пренебрежения тепловым движением частиц и в отсутствие потоков частиц в равновесном состоянии. [c.127]

ТО окончательно для двухчастичной корреляционной фуикции равновесной плазмы получаем [c.273]

Для равновесного максвелловского распределения частиц изотермической плазмы формула (ПЛ1.13) дает результат теории тепло-пых флуктуаций 121 [c.311]

При переработке природных фосфатов в низкотемпературной плазме равновесный состав газовой фазы не достигается вследствие подачи плазмообра- зующего, в частности, инертного к данной реакции газа. Разбавление газовой фазы по действию аналогично снижению давления, при этом равновесие сдвигается вправо. Использование азота в качестве плазмообразующего газа, который в данном случае не является инертным и взаимодействует с компонентами реакционной смеси, приводит к образованию разнообразных соединений, важнейшими из которых являются окислы азота. [c.65]

В тлеющем разряде можно получить также свободные радикалы — гидроксо из воды, метил и метилен из метана. Их концентрации сильно превышают равновесные значения в заданных условиях. Путем быстрого охлаждения плазмы, содержащей высокоактивные вещества — атомы и радикалы, можно осуществить синтез различных веществ (например, озон из кислорода, супероксид водорода Н2О4 из воды). [c.252]

Понятие Т., сформулированное для равновесного состояния системы в целом, используется и для характеристики локального термодинамич. равновесия, еслн система в целом неравновесна и ее Т. рассматривается как непрерывная ф-ция координат и времени. При локальном термодинамич. равновесии малые элементы объема приближенно рассматриваются как равновесные, обладающие каждый своей Т., и учитьтается обмен энергией (энтропией) между ними. Локальное термодинамич. равновесие-одно из осн. понятий термодинамики необратимых процессов. В ряде физ. задач неравновесная система м.б. разбита на подсистемы, в к-рых время установления термич. равновесия много меньше времени достижения равновесия системой в целом. Подобная ситуация м. б. охарактеризована тем, что каждой из подсистем соотносится своя Т., отличная от Т. других подсистем. Напр., в полухфоводниках Т. электронов проводимости в сильном электрич. поле много выше Т. решетки в плазме отдельно рассматривают Т. электронов и Т. ионов. [c.519]

Использование равновесных плазмохимнческих процессов позволяет в промышленных масштабах получать ацетилен, этилен и технический водород пиролизом углеводородов, пигментный оксид титана (IV)—переработкой тетрахлорида титана в струе диссоциированного кислорода при высокой концентрации в ней атомного кислорода, а также металлы и металлиды (т. е. химические соединения двух или нескольких металлов)—восстановлением оксидов и хлоридов в водородной плазме. [c.97]

Формулы (34.3) — (34.С) позволяют при заданном магнитном поле найти пространственное распределение частиц и их скоростей в равновесном состоянии плазмы. Поскольку заряды электронов и ионов противоположны по знаку, то скорости их гравитационного дрейфа (34.4) также противоположны. Следовательно, в равновесном состоянии имеется относительное движенип различных компонент плазмы. [c.122]

Задача IV. 2. Найти продольную комплексную диэлектрическую прони-цасмость электронной плазмы без столкновений, если равновесное распре-деление электронов по импульсам имеет вид [c.124]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология