МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І.І. МЕЧНИКОВА

Драган г.С.

Електрофізика димової плазми

Навчальний посібник

Одеса

2006

Міністерство освіти і науки України

Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова

Драган г.С.

Електрофізика димової плазми

Навчальний посібник

до спецкурсу „Електрофізичні властивості плазми продуктів згорання”

для студентів 5-го курсу фізичного факультету

Одеса

Ідеал

2006

УДК 533.9.011

Навчальний посібник укладено відповідно до програми спецкурсу „Електрофізичні властивості плазми продуктів згорання” для студентів фізичного факультету університету, які спеціалізуються з теплофізики та фізики плазми з конденсованою дисперсною фазою. В посібнику розглянуті характерні властивості рівноважної низькотемпературної плазми, утвореної в факелі металізованих та вуглеводневих паливних композицій. Така плазма називається димовою плазмою і вміщує дрібнодисперсні частинки оксидів і сажі та легко іонізуючу домішку атомів лужних металів в газовій фазі. Посібник рекомендується як додатковий матеріал для вивчення спецкурсу і тому вміщує деякі дискусійні теми сучасної науки.

Може бути використаний при підготовці курсових та дипломних робіт, аспірантами і студентами інших спеціальностей для поглиблення знань.

Укладач:

Г.С. Драган, доктор фізико-математичних наук, професор кафедри теплофізики Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова;

Рецензенти:

М.М. Чесноков, доктор фізико-математичних наук, професор, головний науковий співробітник Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова;

В.Б. Рогонков, доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри фізики Одеської академії холоду.

Затверджено до друку вченою радою

Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова

Протокол № 8 від 26 квітня 2005 р.

Зміст

Вступ.

1. Загальні поняття та характеристики..........................................................6

2. Методи створення димової плазми...........................................................12

3. Міжфазні взаємодії в плазмі з конденсованною дисперсною фазою....16

4. Термодинамічна рівновага в димовій плазмі...........................................22

5. Статистика електронів і іонів у димовій плазмі.......................................30

6. Параметр нерівноважності. Зміщення іонізаційної рівноваги в

димовій плазмі.............................................................................................36

7. Потенціал плазми. Фізичний зміст та взаємний звязок з

параметром нерівноважності.....................................................................42

8. Координатна залежність електростатичного потенціалу в

плоскому шарі та сферично симетричному обє'мі плазми......................51

9. Поверхневі процеси. Рівноважний контакт метал-плазма......................62

10. Вплив напівпровідникових властивостей часток на

іонізаційну рівновагу в плазмі...................................................................76

11. Вплив домішки часток кремнію на електрофізичні

характеристики димової плазми................................................................82

12. Термодинамічна причина агломерації заряджених димових

часток у плазмі............................................................................................93

13. Дальнодіюча взаємодія димових часток у плазмі.

Упорядочені просторові структури димових часток у плазмі..............108

14. Електроакустичні коливання конденсованих часток у

димовій плазмі...........................................................................................117

Література..................................................................................................123

Вступ

Навчальний посібник призначається для студентів 5-го курсу фізичного факультету, які навчаються за спеціалізацією „теплофізика та фізика плазми з конденсованою дисперсною фазою” і може використовуватися при вивченні спеціального курсу „Електрофізичні властивості плазми продуктів згорання”, як додаткова учбова література.

Посібник включає нові уявлення про міжфазні взаємодії в димовій плазмі, яка представляє собою один з різновидів низькотемпературної плазми з конденсованою дисперсною фазою поряд з пиловою плазмою.

Димова плазма створюється в продуктах згорання при спалюванні газових, рідких, чи твердих (натуральних або металізованих) палив і вміщує димові частки оксидів металів та сажі, які виникають у результаті об’ємної конденсації і як залишки недогорілих часток палива. У пилову плазму частинки вводяться штучно, як правило. це реалізується в газовому, чи високочастотному розряді низького тиску. В обох випадках частинки конденсованої фази суттєво впливають на теплофізичні та електрофізичні властивості плазми.

Вважаючи на те, що димова та пилова плазма мають широкий спектр практичного використання, як наприклад, технологія виробництва нанопорошків, очищення технологічних об’ємів від запилення, моделювання фізичних явищ при фазових переходах на прикладі плазмових кристалів, пояснення явищ, які спостерігаються в міжпланетному просторі, їх фізика являється одним з найбільш динамічно розвиваючихся напрямків сучасної науки.

Посібник включає результати досліджень електрофізичних властивостей димової плазми та характерні її особливості необхідні для розуміння фізичних процесів у високотемпературних дисперсних системах.