Реальная плазма

Cтраница 1

Реальная плазма находится в постоянном взаимодействии с окружающей средой. В ней существуют направленные потоки энергии, передаваемой либо при столкновениях частиц друг с другом, либо путем излучения и поглощения. Вследствие этого все параметры реальной плазмы являются функциями координат. Кроме того, плазма может быть нестационарной. [1]

Но реальная плазма очень часто не находится в полном термодинамическом равновесии. В такой неравновесной плазме возможно не только затухание, но и самовозбуждение ( раскачка) колебаний. Если в плазме, находящейся в механическом ( но не термодинамическом) равновесии, сами собой возбуждаются колебания, то это значит, что состояние равновесия было неустойчивым. Из общих законов термодинамики следует, что состояние полного термодинамического равновесия не может быть неустойчивым. Таким образом, колебательно неустойчивыми могут быть только состояния, равновесные в механическом, но не в термодинамическом смысле. Раскачка колебаний всегда является одним из звеньев в цепи превращений разных видов энергии. [2]

Состояние реальной плазмы, находящейся при давлении р, определяется концентрациями частиц сортов i N ( числом частиц в единице объема), их функциями распределения по скоростям fi ( v), заселенностями возбужденных уровней Nis ( числом частиц в единице объема, возбужденных в состояние s) и пространственным распределением этих величин. [3]

В реальной плазме при отсутствии парных соударений и наличии коллективных соу-дарэний функции распределения ионов и электронов обычно не являются максвеллов-скими. Однако / е может иметь довольно быстро сходящиеся хвосты и в этом случае можно говорить об о дно температурных электронах. Если ионы участвуют только в коллективных соударениях, / не может быть максвелловской, однако часто пользуются максвелловской функцией распределения, понимая, что это описание довольно грубо отражает действительность. [4]

В реальной плазме явление, конечно, протекает сложнее. Смещения электронов могут происходить не во всей плазме, а только в некоторой ее части. В области, где произошло смещение, плотность электронов и величина смещения могут быть различны в разных местах и поле, возвращающее электроны в исходное положение, будет неоднородным. Не учтены также тепловое движение электронов и связь его с затуханием колебаний. [5]

В реальной плазме полное термодинамическое равновесие невозможно. В стационарном состоянии мощность, поступающая в плазму, равна потерям. Насколько далеко плазма при этом отступает от термодинамического равновесия, зависит в первую очередь от соотношения между числом столкновении в единицу времени и величиной энергетических потерь. При больших давлениях, когда число столкновений велико, энергетическое равновесие между частицами устанавливается быстро, и если при этом отдаваемая ( а следовательно, и подводимая) мощность невелика, то плазма практически равновесна. Это обычно имеет место в дугах и искрах, горящих при атмосферном давлении, хотя и в этих случаях можно наблюдать отклонения от термически равновесного состояния. В газовом разряде при низком давлении ( когда длина свободного пробега частиц велика) отступления от равновесия выражены очень отчетливо. В первую очередь это сказывается в том, что электроны, ускоряемые электрическим полем, имеют в среднем гораздо большую кинетическую энергию, чем атомы, иначе говоря, электронная температура гораздо выше температуры атомов, а температура ионов в свою очередь обычно выше температуры атомов и ниже температуры электронов. Таким образом, в термически неравновесной плазме как бы сосуществуют несколько газов, каждый из которых имеет свою температуру, причем эти температуры могут очень сильно отличаться друг от друга. Так, в гейслеровском разряде при давлении около 1 мм рт. ст. температура электронов может достигать 10000 - 15 000 К, в то время как температура газа не превышает нескольких сот градусов. [6]

В реальной плазме состояние излучающих и поглощающих атомов определяется не только импульсом гпредстав-ляющим собой непрерывную переменную, но и набором дискретных квантовых чисел, характеризующих внутреннее состояние атома. Мы обозначим этот набор квантовых чисел одной буквой I, так что энергия атома Ei p должна быть теперь снабжена двумя значками. [7]

В реальной плазме между электронами и ионами действуют кулоновские силы. В дальнейшем мы рассмотрим это взаимодействие с помощью уравнения Фоккера - Планка с учетом пределов и величины эффективного двухчастичного взаимодействия. Действительно, можно показать [8], что вычисленная с точностью до членов первого порядка двухчастичная функция распределения приводит к уравнению Фоккера - Планка без каких-либо искусственных ограничений. Это подтверждает целесообразность уравнения Фоккера - Планка. [8]

В реальной плазме к этим процессам прибавляются столкно-вания электронов с ядрами и свободно-свободные переходы при этих столкновениях, которые являются более существенными, чем при столкновениях электронов. [9]

В условиях реальной плазмы с конечной проводимостью уравнение (4.35) и эквивалентное ему равенство (4.36) справедливы, как уже говорилось, лишь в области вне переходного слоя. Однако в случае Rem 1 этот слой достаточно тонок, в. Поскольку экспериментальные данные не подтверждают такого предположения, решение с р - 0 представляется маловероятным. [10]

Для описания реальной плазмы вводят понятие локальной однородности. При этом плазму разделяют на элементарные объемы, достаточно малые, что позволяет считать в их пределах плазму однородной, но в то же время достаточно большие, чтобы можно было говорить о статистическом усреднении величин. [11]

Изотермы па ( п (. [12]

Если для реальной плазмы возможны изотермы типа кривых 2 ( рис. 1 и 2), то это указывает на фазовый переход 1-го рода. При строгом рассмотрении мы получили бы изотермы 3, везде удовлетворяющие термодинамическим неравенствам; приближенное же решение задачи может дать изотермы 2, по которым изотермы 5 строятся с помощью преобразования, родственного преобразованию Максвелла для уравнения Ван-дер - Ваальса. [13]

Как видно из таблицы, наиболее существенные отклонения реальной плазмы от модельных представлений связаны прежде всего с наличием в ней продольных ( т.е. параллельных магнитному полю) электрических полей, обусловленных, в свою очередь, чаще всего либо развитием аномального сопротивления, либо появлением двойных электростатических слоев. Оба названных явления в ряде случаев приводят к одинаковым результатам, в связи с чем различить вызванные ими эффекты удается далеко не всегда. К тому же условия возникновения аномального сопротивления и двойных слоев, связанные с достижением электрическими токами некоторой критической плотности, также во многом одинаковы. Таким образом, оба явления могут развиваться одновременно в одних и тех же областях магнитосферы и солнечного ветра, обусловливая чрезвычайную сложность и нерегулярность в протекании геофизических процессов. Именно это обстоятельство побудило авторов рассмотреть эти, казалось бы, весьма разнородные явления в рамках одной книги и, по возможности, с единой точки зрения. [14]

Принципиальные моменты этой модели и результаты ее применения к реальной плазме изложены в пунктах III. [15]

Страницы: 1 2 3