ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ПЛАЗМЫ
1
Плазмохимия изучает кинетику и механизм химических превращений и физико-химических процессов в низкотемпературной плазме.
Понятие плазмы, квазинейтральность плазмы. Потенциал пробной частицы в плазме. Дебаевская экранировка, Радиус Дебая. Плазменные колебания.
Классическая и вырожденная плазма. Идеальная и неидеальная плазма. Степень ионизации. Формула Саха.
2
Низкотемпературная плазма
На уровне поверхности земли в атмосфере в среднем в 1 см3 воздуха |
|
содержится 750 положительных и 630 отрицательных частиц. |
3 |
|
Что такое плазма?
Плазма = квазинейтральный газ заряженных частиц
плавление испарение ионизация
кристалл жидкость |
газ |
плазма |
термояд. |
|
|
|
плазма |
1 эВ |
1 эВ |
10 эВ |
10 кэВ |
Энергия фазового перехода
4
Плазма в космосеплазмы.
В состоянии плазмы находится подавляющая часть видимого вещества Вселенной — звёзды, звёздные атмосферы, туманности галактические и межзвёздная среда.
Около Земли плазма существует в космосе в виде солнечного ветра, заполняет магнитосферу Земли (образуя радиационные пояса Земли) и ионосферу.
В любом газе при отличной от нуля абсолютной температуре некоторое количество атомов ионизовано, т. е. наряду с нейтральными имеются заряженные частицы — электроны и ионы. Однако существенное влияние на свойства газа
заряженные частицы оказывают лишь при концентрациях, при которых создаваемый ими пространственный заряд ограничивает их движение.
Типичное вертикальное распределение электронной концентрации в ионосфере для дневных и ночных условий.
6
1 эВ = 11600 К
104
100
1
0.01
105 |
1015 |
1025 |
|
|
7 |
Плазма = квазинейтральный газ заряженных частиц
*кулоновское взаимодействие
*коллективные эффекты (согласованное движение частиц)
В резком отличии свойств плазмы от свойств нейтральных газов определяющую роль играют два фактора:
Во-первых, взаимодействие частиц плазмы между собой характеризуется кулоновскими силами притяжения и отталкивания, убывающими с расстоянием гораздо медленнее (т. е. значительно более «дальнодействующими»), чем силы взаимодействия нейтральных частиц.
8
qr
q exp( |
r |
) |
|
r |
|||
r |
|
||
|
D |
|
Распределение потенциала около заряженной частицы в вакууме (1) и в плазме (3).
9
По причине дальнодействия взаимодействие частиц в плазме. является, строго говоря, не «парным», а «коллективным» — одновременно
взаимодействует друг с другом большое число частиц.
Траектории частиц
10