Диссоциация и ионизация в газе

Расчет явлений диссоциации и ионизации в газах. [c.53]

ДИССОЦИАЦИЯ И ИОНИЗАЦИЯ В ГАЗЕ [c.308]

Диссоциация и ионизация в газе 309 [c.309]

Диссоциация и ионизация в газе 315 нием (8.17), получим [c.315]

Одной из особенностей процесса теплопередачи в пограничном слое при очень больших скоростях обтекания является то, что атомы и ионы, появившиеся в результате диссоциации и ионизации газа, участвуют в переносе теплоты, диффундируя в области с меньшей атомарной и ионной концентрацией. Диффузия, сопровождающаяся рекомбинацией атомов и ионов, приводит к выделению дополнительной теплоты. [c.702]

Основное влияние процессов диссоциации и ионизации состоит в снижении температуры воздуха за ударной волной (вниз по потоку), так как на эти процессы затрачивается кинетическая энергия молекул. Для оценки порядка величины снижения темпе- ратуры приведем следующий пример при максимальной пиковой температуре в 20 000 К, возникающей при проходе воздуха сквозь поверхность ударной волны, равновесная температура на некотором расстоянии ниже волны составляет всего 7000 К. На рис. 29.11 приведены для сравнения кривые изменения температуры в критической точке теплоизолированного тела с притупленным носком при его полете в двух атмосферах в диссоциированном и ионизированном воздухе (реальный газ) и в воздухе без учета названных процессов (идеальный газ). [c.350]

При определенных условиях в газах помимо диссоциации и реакций горения имеет место ионизация атомов и молекул. Реакцией ионизации называют эндотермическую реакцию, в ходе которой происходит расщепление молекул и атомов на положительно заряженные частицы — ионы и на электроны . Ионизация в газах при высоких температурах возможна в результате следующих процессов [c.65]

При обтекании тел газом с большими сверхзвуковыми скоростями большие температуры получаются не только в критической точке. Действительное распределение температур по поверхности обтекаемого тела связано с процессами диссоциации и ионизации газа и с отсутствием адиабатичности, что обусловлено свойствами вязкости, излучением и теплообменом между газом и обтекаемым телом. Поверхность тела при движении его в газе может сильно нагреваться, плавиться и испаряться. Головные части баллистических и космических ракет при входе в плотные слои атмосферы сильно оплавляются, головки баллистических ракет или космические аппараты не сгорают полностью только благодаря кратковременности их движения в атмосфере в таких условиях. Проблема борьбы с нежелательными эффектами сильного нагревания тел на больших сверхзвуковых скоростях полета в атмосфере является одной из основных аэродинамических проблем. Она связана с выбором материалов и разработкой форм конструкций летательных аппаратов. [c.42]

В этой главе будут рассмотрены процессы теплоотдачи при сравнительно небольших скоростях (примерно М<5) и невысоких температурах, когда диссоциация и ионизация газа и абляция не имеют места. Течения при 1<М<5 будем называть сверхзвуковыми, а при М>5— гиперзвуков ы ми. [c.250]

При высоких температурах, превосходящих тысячи градусов, в газах начинаются явления диссоциации и ионизации, нарушающие молекулярную структуру газов, происходит распад молекул на атомы и перераспределение электронов внутри атомов. [c.6]

Явления тепло-массообмена могут происходить в идеальных течениях я в вязких, быть установившимися и не-установившимися, протекать в сжимаемых жидкостях — газах — и в несжимаемых, в плотных газах и разреженных, с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями, при низких температурах и очень высоких, при которых возникают явления диссоциации и ионизации, вдали от фазовых и химических превращений и вблизи их . [c.8]

Для ряда явлений структурные превращения выражаются не только качественно, но и количественно, К таким явлениям относятся диссоциация и ионизация сильно нагретых газов, агрегатные, фазовые, ядерные и химические превращения в веществах. [c.44]

Изменение структуры молекул при нагревании газа состоит в разрушении межатомных и электронных связей. Подвод тепловой энергии расходуется в процессе диссоциации на разрушение межатомных связей в молекулах, 3 процессе ионизации на разрушение электронных связей в атомах. Поэтому процессы диссоциации и ионизации происходят практически при постоянной температуре. [c.54]

Перечисленные газы и их смеси проявляют себя по-разному в электро-дуговом разряде. Это связано со степенью их диссоциации и ионизации при тех или иных температурах, с напряженностью электромагнитного поля плазменной дуги, с теплосодержанием и теплопроводностью плазмы. [c.43]

Водород — двухатомный газ, обладает высокой напряженностью поля дугового столба (значительно большей, чем у аргона). Следовательно, при одинаковом токе в водородной плазме выделится на 1 см столба дуги тепла больше, чем в аргоновой. Диссоциация и ионизация водорода проис- [c.46]

Однако движение реальных жидкостей связано и с другими физическими эффектами, которые не учитывались ни Навье, ни Стоксом, Так, в реальных газах при гиперзвуковых скоростях течения важную роль играют эффект релаксации, молекулярная диссоциация и ионизация ). Будущий специалист по гидромеханике, которому придется иметь дело с задачами, связанными со спутниками и их возвращением, должен дополнительно к уравнениям Навье — Стокса хорошо ознакомиться с химической кинетикой. [c.49]

До сих пор при изучении свойств течений газа мы ограничивались простыми, одноатомными молекулами и считали, что внутренняя энергия газа состоит только из энергии беспорядочного поступательного движения молекул. В общем случае при вычислении внутренней энергии газа следует учитывать еще энергию вращательного и колебательного движений. Когда в течении газа появляются возбуждение электронов, диссоциация и ионизация, внутренняя энергия претерпевает изменения, вызванные этими явлениями. Выразим полную внутреннюю энергию единицы массы в виде [42] [c.183]

Когда интенсивность ударной волны велика, температура в состояниях 2 и 3 оказывается очень высокой. На рис. 4.20 показано получение высоких температур за сильной ударной волной, отраженной от конца ударной трубы [48]. В ударных трубах нетрудно получать температуры выше 5000° К и наблюдать свечение, такое как на рис. 4.20. При таких температурах уже существенны возбуждения электронов, диссоциация и ионизация. Энергия возбуждения электронов мала по сравнению с энергией колебания молекул и энергией диссоциации. Когда газ диссоциирован, уравнение состояния имеет более общую форму [c.196]

Ки Кг, , Ка — константы равновесия реакций диссоциации и ионизации р , Ре- — парциальные давления соответствующего компонента в продуктах сгорания (углекислого газа, окиси углерода и др., отрицательных ионов молекулярного кислорода, электронного газа) Ьс, н, Ьо, by и йк — число атомов соответствующего химического элемента в эквивалентной формуле топлива Мт — число молей топлива, из которого образуется число молей продуктов сгорания, равное общему давлению р — общее давление продуктов сгорания. [c.323]

Осн. источником тепла в Т. служит переход энергии УФ-излучения, потраченной на диссоциацию и ионизацию, в тепло при двойных и тройных столкновениях, а также при тушении возбуждённых атомов кислорода при столкновениях с др. частицами. Тепло выделяется также при диссипации в Т. акустич. и гравитац. волн, а также энергии проникающих внутрь нес солнечных и космич. частиц. Молекулы и атомы кислорода не могут излучать больших количеств ИК-радиации, а сильноизлучающих газов СО2 и Н2О в б. ч. т. нет. Лишь в самой ниж. части Т. иек-рую роль играет охлаждение воздуха, порождаемое ИК-излуче-нием трехатомных газов О3, HjO и Oj. В целом охлаждение т. происходит в осн. за счёт теплопроводности, создающей поток тепла в более холодную мезосферу. Темп-ра, плотность, циркуляция воздуха и др. параметры Т. подвержены заметным суточны.м и сезонным колебаниям. Они зависят от колебаний интенсивности приходящей солнечной радиации, корпускулярного излучения, а также от развития гравитац. и акустич. волн, возникаюищх как в нижележащих атм. слоях, так и в самой Т. Дневное нагревание сопровождается расширением Т., подчас превосходящим 100 км, а ночное охлаждение — её оседанием. Чем больше активность Солнца, тем больше и временная и пространственная изменчивость темп-ры, плотности и др. характеристик Т, [c.97]

Особое внимание уделено исследованию пограничного слоя и расчету параметров трения и теплопередачи при гиперзвуковых скоростях полета. В этом случае происходит диссоциация и ионизация воздуха, изменяются все термодинамические параметры и кинетические коэффициенты газа в пограничном слое, в нем могут происходить также и химические реакции. Эти явления имеют важное значение при формировании процессов трения и теплообмена, однако учет их при расчете пограничного слоя вызывает большие трудности. Поэтому при решении задач, связанных с расчетом параметров пограничного слоя при очень высоких скоростях обтекания, использован достаточно простой и весьма эффективный инженерный метод, основанный на понятии так называемой определяющей лнтальпии (температуры). [c.670]

Таким образом, определение полей термодинамических величин для невязких течений газа с учетом химических реакций диссоциации и ионизации представляет собой весьма важную задачу. Аналогичные задачи возникают при исследовании высокоэнтальпийных течений газа в реактивных двигателях, при решении некоторых задач ядерной энергетики (диссоциирующие теплоносители) и химической -ех-нологии. [c.356]

Скала [36] рассмотрел роль молекулярного веса и установил, что, как и можно было ожидать, более легкие газы эффективнее препятствуют нагреву благодаря их высокой удельной теплоемкости и большей подвижности. Более полным исследованием, также представленным на фиг. 5, является работа Хоува и Шеффера [37]. Эти авторы решили уравнения сохранения для присоединенного ламинарного пограничного слоя при наличии вдува воздуха в воздух. Расчеты проводились для скоростей полета до 15,2 км1сек (Hs = 28 800 ккал/кг), и, следовательно, учитывалось влияние как диссоциации, так и ионизации в пограничном слое. [c.385]

С повыиюпием скорости полёта темгг-ра газа за удар-н<н ВОЛНО и в пограничном слое возрастает, в результате чего происходит диссоциал,ия н ионизация молекул набегающего гаяа. Образующиеся ири этом ато.мы, ионы и злектроны диффундируют и более холодную область — к иовер. ности тела. Ta.vi происходит обратная хим. реакция — рекомбинация, идущая с выделением тепла. Это даёт дополнит, вклад в конвективный А, н. В случае диссоциации и ионизации удобно перейти от темп-р к энтальпиям [c.166]

Молекулы плазмообразующего газа при нагреве диссоциируют (распадаются на атомы), а атомы ионизируются (теряют электроны). Такой процесс (табл. 3.31) требует затрат энергии. При охлаждении такого газа наблюдается обратный процесс рекомбинации молекул с выделением энергии, равной энергии их диссоциации и ионизации атомов. Совокупность этих процессов принципиально отличает плазменный нафев от других видов нагрева. В качестве плазмообразующих газов применяют аргон, азот, аммиак, водород и гелий. Двухатомарные газы (например, азот) обладают большей энтальпией, чем одноатомарные (например, аргон), при одинаковой температуре. [c.237]

Теплообмен плазмы со стенками в плазмотронах характеризуется рядом особенностей, существенно осложняющих его анализ и затрудняющих расчет. Эти особенности определяются в основном а) диссоциацией и частичной ионизацией в газе б) наличием магнитного поля в) излучением, из-за которого нельзя использовать расчетные методы, основанные на автомодельности профилей температуры и энтальпии, так как последние изменяются по длине из-за отличия от нуля div q г) наличием развитой турбулентности в зоне горе11ИЯ [c.110]

В правочнике приведены данные по теплофизическим свойствам ряда газов — водорода, пития, азота, воздуха, аргона и водяного пара — при высоких температурах с учетом диссоциации и ионизации. Приведены также данные по теплофизическим свойствам паров лития, натрия и калия-до 2000 °К с учетом димеризации молекул этих веществ в газообразном состоянии. Для этих веществ приведены I—5-диаграммы в области высоких температур. [c.5]

Для получения высоких температур столба дуги необходимо, стремиться к возможно большей степени ионизации газов. Характер ионизации плазмообразующей среды весьма существенное влияние оказывает на объемное теплосодержание (энтальпию) плазмы. Имеется отличие в процессе образования плазмы двух- и одноатомного газов. Ионизация двухатомного газа происходит после диссоциации его молекул, поэтому при исполь-зоваиии таких газов в плазме содержится большее количество энергии при сравнительно низких температурах диссоциации и ионизации (рис. 2.8). [c.44]

Здесь в качестве исходного берется состояние, в котором абсолютная температура равна нулю. Когда нет процессов диссоциации и ионизации, внутренняя энергия состоит из энергии поступательного п, вращательного вр и колебательного движений молекул. Для одноатомного газа v — onst и Е = Е = [c.64]

Гиперзвуковой след за тонким телом несколько отличается от следа за туными телами. В случае тонкого тела большие градиенты в потоке, вызванные головной ударной волной, несущественны и вязкий след распространяется в области, где параметры потока близки к параметрам набегающего нотока. Явления перехода различны, кроме того, возможно различны и величины турбулентных пульсаций, которые зависят от степени затупления тела. Область ближнего следа ограничена прямыми линиями, причем его первоначальная ширина несколько больше, чем поперечные размеры тела из-за толстого оторвавшегося вязкого слоя, затем ширина следа постепенно уменьшается вниз по потоку, достигая горла. В ближнем следе оторвавшийся вязкий слой играет важную роль. За горлом ширина следа растет пропорционально длине следа. Как упоминалось в гл. I, елед за тонким телом является холодным в отличие от горячего следа за тупым телом из-за отсутствия интенсивного нагрева, создаваемого возникающими ударными волнами, и более медленного роста следа. Кроме того, след за тонким телом охлаждается гораздо быстрее, чем за тупым телом. Эксперименты с острым конусом и конусом со сферическим затуплением, имеющими угол при вершине 20 , в интервале чисел Маха М от 2,66 до 4,85 показали, что донное давление и угол наклона поверхности следа одинаковы для обоих конусов, если одинаковы местное число Маха и число Рейнольдса, вычисленное по толщине потери импульса пограничного слоя у основания конуса [82]. Из-за высокой температуры в гиперзвуковом следе за тупым телом на течение в следе влияют свойства реального газа или физико-химические процессы, как, например, диссоциация, ионизация и рекомбинация. Время, требуемое для завершения процессов диссоциации и ионизации (и для обратных процессов), в сравнении со временем движения частиц газа существенно при определении регистрируемых эффек- [c.126]

Однако диссоциация молекул газа происходит с затратой энергии, что приводит к кажущемуся увеличению теплоемкости. При некоторой температуре начинается ионизация молекул и атомов газа. Это процесс также требует затраты энергии, что снова можно представить кажущимся повышением теплоемкости. В результате теплоемкость оказывается значительно большей, чем это следует из классической ории, не учитывающей влияния диссоциации и ионизации. Ш ому зависимость теплоемкости от температуры представляется и ]ой, имеющей несколько относительных максимумов и. миним1 -,10в. Эта кривая, полученная по данным [Л. 5-1, 5-2], изображена на рис. 5-2. Первый максимум на ней соответ-,. ствует приблизительно наибольшей скорости диссоциации кислорода, второй — наибольшей скорости диссоциации азота и третий — наибольшей скорости ионизации воздуха. [c.128]

При торможении в газе тел, движущихся с очень большими скоростями (сверхзвуковыми), температура торможения развивается настолько высокой, что газ подвергается термической диссоциации и ионизации молекул и атомов. Температура газа при этом снижается в соответствии с энергией диссоциации и ионизации ( дисср.) компонентов среды (Qj) [c.94]

Как видно из рис. 2 максимальные 6с получаются при обтекании гиперзвуковым потоком достаточно толстых тел (г > 0.2 0.3). Для воздуха неизбежные в таких случаях диссоциация и ионизация требуют использования более сложной термодинамики, чем термодинамика совершенного газа с я = 1.4. Модель совершенного газа с меньшими я может дать представление о направлении влияния указанных процессов. Результаты расчетов, вынолненных для к = показывают, что уменьшение к ведет к сужению области и уменьшению в ней углов излома и выигрыша по Сх. Напротив, в части В , отвечаю-гцей большим скоростям, увеличиваются и углы излома, и 6с . Для я = . максимальное 6с достигает 6%. [c.478]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...