Полностью ионизированная плазма
Cтраница 2
Для обычных сварочных дуг, горящих в среде при давлении порядка атмосферного, столб дуги представляет собой плазму. В полностью ионизированной плазме нейтральные частицы отсутствуют. [16]
В природе частично ионизированной плазмой являются верхние слои атмосферы - ионосфера. Высокотемпературная, полностью ионизированная плазма содержится в атмосфере Солнца и горячих звезд. [17]
 |
Зависимость эффективного сечения синтеза Со кинетической энергии Е для различных реакций синтеза. [18] |
При температурах, необходимых для термоядерного синтеза ( миллионы-градусов), газ не является газом в обычном смысле этого слова. Он представляет собой полностью ионизированную плазму. Молекулярные связи разрушены, все электроны удалены из атома, а полученная в результате плазма может менять форму под действием электрического и магнитного полей. Ускорения плазмы, изменения в направлении или скорости вызовут излучение - ультрафиолетовое или рентгеновское. Движение самой плазмы создает магнитные поля, как бывает при движении любой заряженной частицы, которые могут взаимодействовать с плазмой и вызывать часто нежелательные явления. [19]
Для того чтобы получить общее представление о свойствах плазмы как проводнике электрического тока, полезно проанализировать два крайних случая. В первом из них перед нами в качестве проводника фигурирует полностью ионизированная плазма, во втором - плазма с очень небольшой относительной концентрацией заряженных частиц. [20]
В водородной бомбе термоядерная реакция носит неконтролируемый характер. Для осуществления управляемых термоядерных реакций необходимо создать и поддерживать в некотором объеме температуру порядка 108 К. При столь высокой температуре вещество представляет собой полностью ионизированную плазму. На пути осуществления управляемой термоядерной реакции стоят огромные трудности. Наряду с необходимостью получить чрезвычайно высокие температуры, возникает проблема удержания плазмы в заданном объеме. [21]
Во-первых, оказывается, что электропроводность полностью ионизированной плазмы не зависит от концентрации электронов. Во-вторых, мы видим, что при одном и том же значении электронной температуры электропроводность плазмы тем меньше, чем больше средний заряд ионов. И, в-третьих, из формулы (5.7) следует, что электропроводность полностью ионизированной плазмы растет пропорционально электронной температуре в степени 3 / 2 и поэтому при высокой температуре может достигать очень большой величины. [22]
Рассмотрим теперь, как эти процессы происходят в плазме. Согласно сказанному ранее ясно, что если мы имеем дело с полностью ионизированной плазмой, то говорить о диффузии при наличии разности концентраций нельзя: плазма приходит в движение как целое - создается плазменный ветер. Иная картина должна получаться, если степень ионизации невелика. В этом случае электроны и ионы образуют примесную компоненту, плотность и давление которой невелики по сравнению с соответствующими величинами для основной нейтральной компоненты ионизированного газа. [23]
Электронная и ионная температуры. Для обычных сварочных дуг, горящих в среде при давлении порядка 1 атм столб дуги представляет собой плазму. Плазма-это газ, состоящий из электронов, ионов, атомов и молекул. В полностью ионизированной плазме нейтральные частицы отсутствуют. [24]
В газах благодаря большому числу столкновений между молекулами быстро устанавливается равновесное состояние. В разреженной плазме столкновения редки и вероятность установления равновесного состояния меньше, причем она падает с увеличением температуры. Плотная и, в частности, слабо ионизированная плазма должна находиться в состоянии термического равновесия. Разреженная, полностью ионизированная плазма может находиться длительное время в неравновесном состоянии; в этой плазме термодинамическое описание состояния непригодно. [25]
Величина коэффициента теплопроводности здесь дается в системе единиц СГСЭ. Если выражать тепловой поток в калориях, то коэффициент теплопроводности следует приводить в калориях на градус на 1 CMZ. Новый численный коэффициент будет равен 3 - 10 - 14 кал / град. Из формулы (5.25) следует, что теплопроводность полностью ионизированной плазмы очень быстро растет с температурой. Уже при Г-105 коэффициент теплопроводности водородной плазмы превышает коэффициент теплопроводности серебра при комнатной температуре. [26]
В настоящее время не существует надежных методов измерения температуры плазмы. Зондовая методика, как контактный метод диагностики плазмы, мало пригодна для больших температур в стационарном разряде. Кроме того, в присутствии магнитного поля интерпретация результатов таких измерений очень сложна. Более удобны оптические методы, однако в условиях полностью ионизированной плазмы при отсутствии примесей их эффективность уменьшается. [27]
При любых условиях трудно ожидать, чтобы электропроводность плазмы с низкой степенью ионизации могла быть достаточно высокой. Большая величина т ] при малой величине отношения Е / р0 может быть достигнута только в том случае, если эффективное сечение столкновения будет очень мало. Но для этого необходима высокая электронная температура, которая несовместима с малой степенью ионизации. Это означает, что удельное сопротивление слабо ионизированного газа будет превышать удельное сопротивление меди по крайней мере в несколько десятков тысяч раз. В принципе, при очень низком давлении и большой напряженности электрического поля в нейтральном или слабо ионизированном газе также возможен разгон электронов. Однако в этом случае начальные условия, необходимые для возникновения такого явления, оказываются более жесткими, чем для полностью ионизированной плазмы, так как электрону для разгона нужно перевалить через энергетический интервал, в пределах которого эффективное сечение столкновения имеет максимум. [28]
Страницы: 1 2