Плазма неравновесная низкотемпературная

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]

Низкотемпературная плазма может быть равновесной (термической) и неравновесной. Холодная плазма представляет собой один из возможных типов неравновесной низкотемпературной плаз. лы, — Прим. перев. [c.39]

Приводим перечень некоторых процессов в неравновесной низкотемпературной плазме, разработка которых представляет промышленный интерес [c.430]

В книге обобщен и систематизирован обширный экспериментальный и теоретический материал по кинетике и механизмам возбуждения, ионизации и диссоциации молекул, рекомбинации частиц и химическим реакциям в неравновесной низкотемпературной плазме. [c.2]

Неравновесная низкотемпературная плазма (средние энергии частиц меньше потенциалов ионизации) состоит из атомов, радикалов, молекул, ионов различного сорта и электронов. Все тяжелые частицы могут быть возбуждены по внутренним степеням свободы. [c.8]

Для измерения концентраций заряженных частиц в неравновесной низкотемпературной плазме используются зоны Ленгмюра [53, 114, 220, 225, 226], СВЧ-зондирование плазмы [53, 212, 213, 233], спектроскопические методы штарковского уширения спектральных линий и абсолютной интенсивности тормозного и рекомбинационного электронного континуума [52—55]. Они перекрывают практически весь необходимый диапазон концентраций электронов, т. е. Ne 10 см — спектроскопические методы, ТУе >> 10 —Ю см — зондовые Ые > 10 — метод СВЧ-резо-натора, Не >> 10 см — метод отсечки СВЧ-волпы либо метод отражения. [c.50]

Таким образом, в неравновесной низкотемпературной плазме наиболее значительные отличия от равновесных значений могут наблюдаться для концентраций электронно- и колебательно-возбужденных частиц. Они могут достигать многих десятичных порядков и даже многих десятков десятичных порядков величины. Нескольких порядков величины могут достигать отклонения от [c.112]

В неравновесной низкотемпературной плазме ионизация происходит чаще через возбужденные электронные состояния тогда скорость ионизации определяется скоростью возбуждения. Для атомов Ne, Аг, Кг, Хе такая величина константы скорости ионизации получена в экспериментах по ионизации в ударных волнах Г4,5] для Т Е /4к, где Е - [c.286]

Во многих физико-химических процессах, протекающих в неравновесных условиях, нарушается максвелл-больцмановское распределение, и при расчете усредненных характеристик химических реакций - констант скорости — возникает задача определения неравновесных функций распределения. Например, при химических превращениях в электрических разрядах в низкотемпературной плазме большой интерес представляет расчет неравновесных функций распределения электронов по энергии и молекул по колебательным состояниям [103,149,150]. [c.187]

Основное направление научных исследований — химия экстремальных состояний. Создал (1959) теоретические основы плазмохимии. Разработал (1965) методы расчета параметров принудительной закалки продуктов реакции в плазменной струе и способы управления химическими процессами в низкотемпературной плазме. Предложил способы оптимизации процессов получения в плазменной струе ацетилена из метана, олефинов из низкооктановых бензинов, формальдегида из метана, окислов азота из азот-кислородных смесей. Создал (1969) методы математического моделирования явлений физической и химической кинетики. Развил (1967—1970) основные положения неравновесной химической кинетики, механизмов неравновесных реакций и исследовал их применение. Разработал (1976—1979) теорию и экспериментально исследовал закономерности химических реакций в турбулентных потоках газа и плазмы. [c.399]

Лабораторное использование окислительной низкотемпературной плазмы для приготовления образцов в химическом или физическом анализе доказывает ее успешное применение и уникальные возможности [51, 52]. Сухое плазменное озоление позволяет сводить к минимуму процессы улетучивания элементов и избежать внесения посторонних примесей. В настоящее время в неравновесной плазме могут быть реализованы основные стадии подготовки образцов к их химическому и физическому анализам [53], включающие [c.29]

Химические процессы в низкотемпературной плазме и плазменных струях при температурах — 10 —5-10 °К привлекают к себе все возрастающее внимание. В этой области температур и в специфических условиях плазмы существенную роль начинают играть отклонения от классического описания химических процессов, связанные с неравновесностью и релаксационными свойствами систем, коллективными эффектами и особенностями элементарных актов (в первую очередь актов столкновений различных частиц). [c.3]

В настоящем параграфе рассматривается кинетика максвеллизации в системе незаряженных частиц, принадлежащих двум встречным потокам. Иначе говоря, начальное состояние системы задается двумя 6-образными функциями распределения. Расчет максвеллизации в системе с указанным типом неравновесности представляет самостоятельный интерес. Физическим примером такого рода задач может служить процесс установления равновесия по поступательным степеням свободы молекул, протекающий за фронтом ударной волны. Кроме того, максвеллизация может влиять на характер химических реакций в низкотемпературной плазме. При температурах порядка 10 ° К скорость некоторых химических реакций может полностью определяться скоростью появления молекул с энергией, превышающей некоторое пороговое значение. Существенным является также то обстоятельство, что в плазмохимических реакциях реагенты приводятся в контакт при смешении потоков. К сожалению, пространственное рассмотрение максвеллизации в газовых системах в настоящее время провести не удается. Это, естественно, ограничивает область применимости результатов расчет ов. Однако можно проследить основные кинетические закономерности релаксационного процесса, а в некоторых случаях получить практические рекомендации. [c.200]

В противоположность прямому термическому разложению водяного пара при температуре примерно 3000 К разложение воды в низкотемпературной плазме протекает за счет термически неравновесного взаимодей- ствия электронов плазмы с молекулами воды или при разложении диоксида углерода на оксид углерода и кислород с молекулами диоксида углерода. Получение водорода в плазме (в СВЧ- и ВЧ-разрядах) представляет интерес в первую очередь по той причине, что удельная производительность химических процессов в разряде чрезвычайно велика. [c.421]

В химической технологии применяется низкотемпературная плазма, получаемая в плазменных генераторах (плаз м о -тронах)—электрод у говых при помощи электрической дуги или индукционных при помощи высокочастотных газовых разрядов. Низкотемпературной считается плазма, имеющая температуру порядка 15 000—30000° К. В такой плазме еще присутствуют недиссоциированные молекулы, но в основном в ней содержатся газовые ионы и свободные радикалы. Молекулы и свободные радикалы в плазме вступают в различные химические реакции. При этом в плотной равновесной плазме реакции происходят, главным образом, за счет активирующего действия высоких температур. В разряженной неравновесной (высокоионизированной) плазме механизм химических реакций аналогичен радиационным н фотохимическим реакциям, т. е. активация молекул происходит непосредственно за счет ударов быстрых электронов или ионов. [c.283]

Низкотемпературная плазма позволяет проводить химические реакции при 1000—10000 К, давлениях — от нескольких сотен до 10 Па при временах контакта от 10- с до нескольких секунд в равновесных и неравновесных условиях [3]. [c.46]

Образование неравновесных концентраций как результат различия электронной и молекулярной температур является, по-видимому, общим явлением при химических процессах в низкотемпературной плазме. Ранее были получены сверхравновесные концентрации окиси азота [4—6] и озона [10]. Совсем недавно [И] было показано, что при диссоциации СО2 в тлеющем разряде возникают также неравновесные степени диссоциации. [c.213]

Здесь и далее термины горячая , высокотемпературная и холодная плазма авторы используют для описания соответственно низкотемпературной, равновесной и неравновесной плазмы. — Прим. перев. [c.7]

Низкотемпературная плазма в настоящее время позволяет осуществлять химические процессы при температурах до 20 ООО К, давлениях от 10 до 10 атм в равновесны и неравновесных условиях. При проведении химических реакций она может быть использована как источник чрезвычайно концентрированной удельной энергии (энтальпии) при высоких температурах и может служить источником положительных и отрицательных ионов, могущих вступать в ионные и ионно-молекулярные реакции, а также быть мощным источником светового излучения для проведения фотохимических реакций. [c.229]

Как следует из анализа многочисленных работ по плазмохимии, процессы в низкотемпературной плазме особенно перспективны для промышленной реализации тех химических реакций, у которых 1) равновесие смещено в сторону высоких температур 2) скорости резко возрастают с повышением температуры (продолжительность контакта / 10 —10- сек). С этим связана резкая миниатюризация техники (например, плазмохимический реактор пиролиза метана производительностью 25 ООО т в год имеет длину 65 см и диаметр / 15 см [70]) 3) высокие выходы достигаются в существенно неравновесных условиях 4) используется широкодоступное, малоценное, неустойчивое по составу сырье (например, в плазмохимическом пиролизе природного газа примеси к метану до 20—25% не влияют на выход целевых продуктов). [c.229]

Перечисленные пять особенностей плазмохимических реакций представляют собой, говоря по существу, характерные черты неравновесных химических процессов, частным (хотя и очень важным) случаем которых являются реакции в низкотемпературной плазме. В настоящем пункте излагаются некоторые специфические черты именно плазмохимических реакций. [c.304]

Мы здесь остановимся только на тех типах реакций, которые играют важную роль в стационарной, импульсной и распадающейся низкотемпературной плазме. Они многократно и с разных точек зрения исследовались. Это — реакции диссоциации и рекомбинации в стационарной и распадающейся плазме (например, дугового или тлеющего разряда) и реакции ионизации в импульсном электрическом разряде. Что касается первых двух из упомянутых реакций, то значение анализа этих реакций не нуждается в пояснениях. Мы рассматриваем только те подходы к их описанию, которые, как нам кажется, содержат принципиальные особенности и могут оказаться полезными с точки зрения построения единой теории неравновесной, химической кинетики [c.357]

Таким образом, в настояш ее время зонды Ленгмюра являются практически единственным доступным методом измерения ФРЭЭ в неравновесной низкотемпературной плазме. Применимость их ограничена сверху давлениями р I — 3 Тор, а снизу — концентрациями электронов Ne 10 —Ю см . [c.44]

Во-вторых, Toj bKo исследование кинетической схемы в рамках микроскопического онисания позволяет понять многие практически важные процессы в ударных волнах, пламенах, атмосфере и низкотемпературной плазме, а таки е процессы в лазерах или индуцированные лазерным излучением. В рамках этого подхода задача формулируется не как определение неравновесных концентраций реагентов, а как определение неравновесных функций распределения реагентов по состояниям, формирующихся в результате конкурирующих элементарных нроцессов химического превращения и передачи энергии. [c.3]

ПЛАЗМОХИМИЯ, изучает хим. процессы в низкотемпературной плазме (пла.чмохимические реакции) и влияние этих процессов па св-ва плазмы. В П. рассматривается термодинамика пла 1мы, физика атомных и мол. столкновений, газодинамика перемещивающихся потоков с относительно большими конц. реакционноспособных частиц и др. П. связана с неравновесной хим. кинетикой (см. Ра/топесные и неравновесные реакции) и использует теор. и эксперим. методы изучения динамики элементарного акта реакции. Полученные данные позволяют определить изменение распределения частиц реагирующей системы по энергетич. квантовым состояниям в ходе р-ции и рассчитывать скорости р-ций. [c.446]

ПЛАЗМОХИМИЯ, изучает кинетику и механизм хим. превращений и физ.-хим. процессов в низкотемпературной плазме. Низкотемпературной принято считать плазму с т-рой 10 -10 К и степенью ионизации 10 -10" , получаемую в электродуговых, высокочастотных и СВЧ газовых разрядах, в ударных трубах, установках адиабатич. сжатия (см. Адиабатического сжатия метод) и др. способами. В П. особенно важно разделение низкотемпературной плазмы на квазирав-новесную, к-рая существует при давлениях порядка атмосферного и выше и характеризуется общей для всех частиц т-рой, и неравновесную, к-рая м. б. получена при давлениях менее 30 кПа и в к-рой т-ра своб. электронов значительно превышает т-ру тяжелых частиц (молекул, ионов). Это разделение связано с тем, что кииетич. закономерности квазиравновесных плазмохим. процессов определяются только высокой т-рой взаимодействующих частиц, тогда как специфика неравновесных плазмохим. процессов обусловлена гл. обр. большим вкладом хим. р-ций, инициируемых горячими электронами. [c.555]

Положение существенно изменилось с началом исследований быстрых реакций, скорости которых соизмеримы со скоростями релаксации. К ним относятся процессы в ударных волнах и пламенах, в атмосфере и низкотемпературной плазме, а также реакции, индуцированные лазерным излучением. Эти и другие особо быстрые процессы в экстремальных условиях, создаваемых или используемых современной техникой, требуют для своей интерпретации и расчета кинетики знания неравновесных функций распределения. Поскольку эти функции уже не являются больцма-новскими, то и аррениусовское выражение для константы скорости оказывается несправедливым. Это связано с тем, что средняя энергия молекул теперь не определяет однозначно число реакционноспособных молекул, т. е. исчезает само понятие температуры. Таким образом, весь огромный экспериментальный материал по константам, систематизированный в справочниках в виде переч- [c.49]

В конце концов работы по плазменному разделению изотопов урана в том виде, как они первоначально проводились, были прекращены, а на основе исследования поведения UFe в газоразрядной плазме были разработаны плазменные химико-металлургические процессы, представленные в остальных главах настоящей книги. На результатах исследования поведения гексафторида урана в неравновесной газоразрядной плазме я защитил в 1966 г. кандидатскую диссертацию по химическим наукам. С самого начала развитие этих работ проводилось под общим руководством проф. Н. П. Галкина, создавшего в своем отделе научно-исследовательскую группу, в которую, кроме меня, входили младший научный сотрудник Ю. П. Бутылкин и инженер Б. А. Киселев. С ними я прошел пожалуй самый интересный и счастливый отрезок жизни, с 1966 г. по 1974 г. За указанное время мы, не имея вначале базового образования в области физики и химии плазмы, восполнили этот недостаток регулярным посещением семинаров проф. Л. С. По лака по физике и химии низкотемпературной плазмы, самообразованием, контактами с коллегами из Института атомной энергии им. И. В. Курчатова и экспериментальной работой, направления которой в общей форме и очень благожелательно контролировались проф. П.П.Галкиным. В этот период мы исследовали процессы получения оксидов урана из различных солей, имея первоначальной целью заменить традиционные процессы плазменными на том основании, что при использовании плазмы в качестве теплоносителя возможно нагреть сырье до очень высоких температур (100 Ч- 2500 °С) при сравнительно холодной стенке реактора (100 -j- 500 °С). В конце концов мы поняли, что для достижения технического и коммерческого успеха в использовании плазменного состояния вещества в технологии далеко не достаточно замены обычных состояний вещества плазменным, а также высоких скоростей химических реакций в плазме и [c.18]

В химии плазмы приняты некоторые общие определения и соответствующая терминология, позволяющая ввести внутренюю классификацию физических и химических процессов. Так, плазма с условной температурой до 50000 К называется низкотемпературной плазма с более высокой температурой называется высокотемпературной. К последней относится и термоядерная плазма, где температура измеряется миллионами градусов. Низкотемпературную плазму в зависимости от температуры составляющих ее подсистем (электронов, ионов, атомов и молекул) подразделяют на равновесную и неравновесную. Для газофазной системы, где физико-химические превращения протекают на молекулярном уровне, для полной их характеристики необходимо учитывать внутренние степени свободы, температура расщепляется на температуры, характеризующие внутренние движения в молекуле вращения и колебания, электронное возбуждение и ионизацию, в результате чего в системе появляются не только свободные электроны. [c.38]

X а и т Ю. Л. Некоторые приложения статистической механики неравновесных процессов к задачам плазмохимии.— Сборник докладов третьей Всесоюзной научно-технической конференции по генераторам низкотемпературной плазмы . Минск, АН БССР, 1967. [c.174]

В условиях низкотемпературной плазмы максвелл-больцма-новская (МБ) функция распределения энергии может претерпевать изменение. Причиной нарушения МБ-функции могут служить неупругие соударения, в результате которых происходит перераспределение внутренней энергии сталкивающихся частиц. Этой неравновесностью можно пренебречь при относительно малых скоростях реакций, когда предполагается, что неупругие соударения редки. Однако ее безусловно нельзя не учитывать в реакциях при высоких температурах и в плазмохимических процессах. [c.46]

Плазма - это полностью или частично ионизированный газ, являющийся в целом электронейтральным. Полностью ионизированный газ называют высокотемпературной плазмой, а частично ионизированный, т.е. содержащий наряду с заряженными частицами (ионами, электронами) нейтральные компоненты (атомы, молекулы, радикалы) - низкотемпературной плазмой. В плазмохимических процессах используют лишь низкотемпературную плазму. Если средние температуры всех компонентов плазмы близки между собой, то такую плазму можно считать термически равновесной. Термически равновесная плазма реализуется в разрядах при атмосферном давлении и выше. Если плазма находится при пониженном давлении, когда время соударения легкой электронной компоненты газа с тяжелой относительно велико, то происходит отрыв среднегазовой температуры плазмы от электронной, и такая плазма считается термически неравновесной. [c.442]

В настоящее время к ХОГФ материалов относят многочисленные группы физико-химических гетерогенных многомаршрутных и многостадийных процессов, протекающих на границе раздела двух фаз твердой (поверхности подложки) и газообразной (газа, пара или газовой низкотемпературной неравновесной плазмы) с участием боль-шой совокупности инертных и химически активных нейтральных и заряженных газовых частиц, электронов и фотонов в широком (от [c.25]

Не нуждается в каком-либо специальном обосновании важность кинетического аспекта при анализе свойств плазмы и их пространственно-временных изменений. Поэтому описание состояния и процессов низкотемпературной плазмы требует рассмотрения стационарных и релаксирующих неравновесных систем. Эти системы либо уже в начальный момент времени, либо в силу каких-то процессов, протекающих с конечной ско-])Остью, характеризуются значительными отклонениями от максвеллова ])аспределения по энерглям поступательного движения и больцмановой заселенности квантовых уровней сложных частиц плазмы. Весьма часто в плазме по ряду причин реализуется также ситуация, при которой различные частицы, ее составляющие, имеют различные неравновесные и равновесные распределения и заселенности уровней. [c.3]

Характерным для неравновесного состояния газовой системы или низкотемпературной плазмы является, в общем случае, суммарный перенос массы, импульса и энергии или хотя бы какой-либо одной из этих величин этот перенос осуществляется через любой малый элемент поьерхности, ориентированный некоторым образом и движущийся со скоростью потока (или массовой скоростью). [c.303]

I Проблема неравновесности в плазме с химическими реакциями. Исследования низкотемпературной плазмы с химическими реакциями обычно представляют интерес с двух точек зрения. С одной стороны, для диагностики такой плазмы совершенно необходимо знать, к каким изменениям физических условий в плазме (которая вначале могла находиться в состоянии, например, локального термического равновесия) приводит протекание в ней химических реакций. С другой стороны, важно изучить не только механизм и кинетику химических реакций в условиях плазмы, но и оценить влияние возможной нервновесности системы на основные характеристики химических процессов. В самом деле, любая химическая реакция, протекающая в плазме, должна, по своей сущности, всегда производить возмущение исходного распределения энергии в системе. При этом величина такого возмущения зависит от относительных скоростей химических реакций и скорости обмена энергий между частицами рассматриваемой системы. [c.404]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология