Уравнение Саха

В плазме, находящейся в термическом равновесии, температура всех частиц практически одинакова. Термическую ионизацию можно рассматривать как химическую реакцию газов:

работа ионизации

Степень ионизации ==. Из константы равновесия степень ионизации определяется уравнением Саха

где - квантовый коэффициент; , p, kT, e -степень ионизации газа, его давление, температура, энергия ионизации, g-статический (квантовый) вес, отвечающий числу возможных состояний частицы с одинаковой энергией. Для электрона =2, что соответствует двум направлениям спина. Для ионов и нейтральных атомов значения и вычисляют, исходя из строения атомов, значения для различных элементов вычислены Хреновым К.К.

ТАБЛИЦА

Иногда принимают . Тогда в уравнении Саха коэффициент 2.4 надо заменить на 3.2.

Уравнение Саха хорошо согласуется с экспериментом только при малых степенях ионизации, . При 6000К для натрия получим =0,21; для =0,23*.Следовательно, степень ионизации аргона по сравнению с ионизацией натрия при тех же температурах меньше в раз.

Кривые ионизации, построенные по уравнению Саха, имеют S-образный вид

Изучение дуговой плазмы

Основным генератором излучения является столб дуги: движущиеся и соударяющиеся в самой плазме частицы создают непрерывное электромагнитное излучение и поток протонов, в результате чего дуга светится. Поток вапа образуется в результате перехода возбужденных атомов в дуге в нормальное, стационарное состояние, и рекомбинации объединения положительного иона с электроном. При этом высвобождается как потенциальная энергия электрона, равная потенциалу ионизации атома, так и кинетическая энергия электрона, отвечающая скорости движения электрона. Так как при этом наблюдается непрерывный набор энергий, то и спектр излучения фотонов, излучаемых в процессе рекомбинации, будет непрерывным, т.е. сплошным. В то же время излучение возбужденных атомов образуют орпар спектр, отвечающий ступеням перехода с орбит возбуждения на нормальные орбиты. В конечном счете дуга создает сплошной спектр, образующий фон, на который налагается характерные линии излучения отдельных атомов. Все это позволяет не только определять состав газа и с высокой точностью измерять температуру плазмы дуги.

Электрический ток в плазме.

Электрический ток в газах, плазме и в жидкости – это направленное движение заряженных частиц или зарядов.

В общем случае (включая и твердое тело) электрический ток – это направленная передача импульса энергии в поле действия электрического или магнитного поля (потенциала).

Протекание электрического тока может быть обусловлено: действием электрического, магнитного поля и вследствие разности в концентрации заряженных частиц в отдельных участках объема (тела).

Скорость и энергии частиц в плазме распределяются по закону Максвелла-Больцмана. Среднеквадратичная скорость этих частиц ; ; [м/сек], где А-атомный вес частицы.

Электрический ток в плазме – это не поток заряженных частиц (из-за столкновений), а их медленный снос (дрейф). Основные носители – электроны.

Сила трения (рассеивания) для электронов при столкновениях , где - дрей скорость потока электронов; - средняя величина импульса одного электрона; - число столкновения в 1 сек.

Отсюда

где - средняя продолжительность между столкновениями.

Дата добавления: 2014-01-13