Плазма в състояние на пълно термодинамично равновесие - Студопедия
Как е относително лесно да се опише плазмена система с огромно! броя на взаимодействащите си частици?
Оказва се, че това може да стане, ако плазмата е в така нареченото състояниена пълно термодинамично равновесие(PTE). Ако плазмата е в PTR (което е вярно във всяка кухина с постоянна температура на стената), тогава нейното физическо състояние може да бъде напълно определено с помощта на краен брой термодинамични променливи. Тези променливи са температура, налягане на газа и концентрации на елементи.
За плазмата в PTR важат следните съотношения.
I)Максвелово разпределение на скоростта на частиците.
В допълнение към електроните и положително заредените йони, съставът на истинската плазма включва отрицателно заредени йони, неутрални атоми и молекули. Частиците от всеки тип се сблъскват помежду си и с частици от други видове, докато обменят енергия. В резултат на това в плазмата се установява максвеловото разпределение на скоростта на частиците от всеки тип.
, (1)
където и са масата и концентрацията на частици от този тип, е концентрацията на частици със скорости в диапазона от до . Температурата характеризира средната кинетична енергия на частиците от даден тип.
II) Разпределение на Болцман на атоми и йони по енергийни нива.
, (2)
където и са концентрациите на атоми, съответно на th и основните енергийни нива, и са статистическите тегла на тези нива, е енергията на нивото ( ).
III) Йонизационно равновесие (формула на Саха).
Тази формула установява съотношението между концентрациите на частиците на два последователни етапа на йонизация. Ако е концентрацията на йони със зарядно число ( =0съответства на неутрален атом), е концентрацията на йони със зарядно число , тогава връзката е вярна:
, (3)
където е концентрацията на електрони, е масата на покой на електрона, е йонизационната енергия на тития електрон. Функции и - разпределителни функции, съответстващи на две стъпки на йонизация. Функцията за разделяне се дефинира като:
. (4)
Обърнете внимание, че всички температури в тези отношения имат една и съща стойност: .
IV) Електромагнитното поле на плазменото излъчване в PTR състояние се описва от функцията на Планк.
.
Както можете да видите, формулата е доста проста: интензитетът зависи само от един параметър - температурата.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: