ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные механизмы из "Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений " Сравнение этих времен показывает, что при плотностях воздуха порядка и меньше нормальной и температурах 2000—3000° К вторая реакция идет скорее и является основной. [c.325] Возбуждение высших электронных состояний атомов (молекул, ионов) и ионизация имеют между собой много общего. В сущности, ионизация представляет собой предельный случай электронного возбуждения, когда электрон, связанный в атоме, приобретает энергию, достаточную для отрыва от атома и перехода в непрерывный спектр. Каждый из элементарных процессов, в результате которых происходит возбуждение электронов в атомах, может привести и к ионизации, если для этого хватает энергии. [c.325] Обратные процессы, идущие справа налево, приводят к рекомбинации электронов с ионами первые два представляют собой рекомбинации в тройных столкновениях с участием электрона или тяжелой частицы в качестве третьей, последняя реакция — фоторекомбинация или фотозахват электронов. [c.326] Первые два обратных процесса представляют собой дезактивацию возбужденных атомов так называемыми ударами второго рода, третий — высвечивание возбужденного атома. [c.326] Несмотря на то, что число возбужденных атомов обычно значительно меньше числа атомов, пребывающих в основном состоянии, роль ионизации возбужденных атомов в освобождении электронов не мала, так как соответственно в их ионизации участвуют частицы с меньшими энергиями. В самом деле, число частиц, способных ионизовать невозбужденный атом, пропорционально ехр (—1/кТ), где / — потенциал ионизации. Но число актов ионизации атомов, возбужденных до уровня Е, также пропорционально е и—Е )/кт — первому множителю пропорционально число возбужденных атомов, а второму — число частиц, способных ионизовать возбужденный атом. (Обычно в не слишком плотном газе ионизация происходит при кТ I, так что 1/кТ 1 и больцмановский фактор весьма существен). Сравнительная роль ионизации возбужденных и невозбужденных атомов в условиях равновесного возбуждения определяется, главным образом, эффективными сечениями ионизации тех и других при ударах частицами с надпороговой энергией. [c.326] Сравнительная роль первого и третьего процессов более сложным образом зависит от макроскопических условий. Число актов ионизации электронным ударом в 1 сек в 1 см пропорционально плотности электронов, тогда как число актов фотоионизации пропорционально плотности излучения. [c.327] Если размеры области, занимаемой нагретым газом, достаточно велики по сравнению с пробегами квантов, так что плотность излучения значительна и порядка равновесной, она не зависит от плотности газа и определяется только температурой. Поэтому в достаточно разреженном газе скорость ионизации электронным ударом оказывается малой и основную роль играет фотоионизация. То же относится и к процессам возбуждения, а также и к обратным процессам рекомбинации и дезактивации фоторекомбинация преобладает над рекомбинацией в тройных соударениях, и высвечивание возбужденных атомов преобладает над снятием возбуждения ударами второго рода. Именно такое положение наблюдается, например, в звездных фотосферах. [c.327] Если область, занимаемая нагретым газом, ограничена и прозрачна ( оптически тонка ), излучаемые в газе кванты, не задерживаясь, покидают нагретый объем, и плотность излучения в газе меньше равновесной. В этих условиях даже при малой плотности электронов скорость ионизации электронным ударом может оказаться выше скорости фотоионизации, тогда как соотношение скоростей обратных процессов рекомбинации может остаться прежним, т. е. фоторекомбинация может преобладать. [c.327] В молекулярном газе, молекулы и атомы которого обладают потенциалами ионизации, не намного превышающими энергии диссоциации, ионизация начинается задолго до конца диссоциации, так что существует область температур, в которой одновременно значительны и концентрация электронов, и концентрация молекул. Примером может служить воздух при температурах порядка 7000—15 000° К, очень важных с точки зрения практических приложений. В этом случае, наряду с указанными процессами ионизации выше существуют и более сложные, главный из которых — рекомбинация атомов в молекулу с одновременной ионизацией (ассоциативная ионизация). [c.328] В результате диссоциативной рекомбинации образуются возбужденные атомы. Выделяющаяся энергия связи электрона тратится на диссоциацию молекулы, а избыток ее идет на возбуждение атомов и частично переходит в кинетическую энергию. [c.328] Список реакций, протекающих в нагретом воздухе и приводящих к образованию и исчезновению свободных электронов, а также к обмену зарядом, с указанием их энергетического выхода, имеется в работе [73]. [c.328] Вернуться к основной статье