Ионизация в одноатомном газе

Ионизация в одноатомном газе [c.390]

ИОНИЗАЦИЯ В ОДНОАТОМНОМ ГАЗЕ 391 [c.391]

ИОНИЗАЦИЯ В ОДНОАТОМНОМ ГАЗЕ 393 [c.393]

В разделе 2 гл. VI уже отмечалось, что механизм ионизации в таком молекулярном газе, как воздух, при не слишком больших амплитудах ударной волны существенным образом отличается от механизма ионизации в одноатомных газах. Свободные электроны в воздухе образуются преимущественно в результате ассоциативной ионизации, при которой два атома объединяются в молекулу с одновременным отрывом электрона и образованием молекулярного иона. Основным процессом, требующим наименьшей энергии активации, является реакция [c.397]

Ионизация в смеси газов протекает несколько сложнее, но основные положения не меняются. Пусть ионизуется смесь одноатомных газов. В этом случае степень ионизации /-го компонента плазмы а == [c.395]

При высоких температурах в одноатомном газе происходит процесс термической ионизации — отрыв электронов с внешней электронной оболочки атома. В результате этого процесса образуется смесь отрицательно заряженных электронов, положительно заряженных ионов и электрически нейтральных атомов. Эта смесь электрически заряжен" [c.491]

Процесс образования плазмы двухатомного газа отличается от процесса образования плазмы одноатомного газа. Отличие заключается в том, что ионизация атомов двухатомного газа наступает после диссоциации его молекул. Водород диссоциирует на 90% при температуре 4700° К, а азот при температуре около 9000° К (рис. 16). Различие вызвано разной энергией диссоциации этих газов. Другим важнейшим отличием одноатомных и двухатомных газов является разное теплосодержание и температура образуемой ими плазмы. На рис. 17 можно видеть, что при температуре 8000° К азот обладает в пять раз большим теплосодержанием, чем аргон. Это объясняется тем, что энергия, приобретаемая одноатомными газами в столбе дуги, определяется теплоемкостью и энергией ионизации, тогда как у двухатомных, помимо этого, большое количество приобретенной энергии обусловлено еще и диссоциацией молекул на атомы. В холодной зоне в результате рекомбинации ионов и электронов в одноатомный газ происходит выделение энергии, затраченной прежде на ионизацию. При использовании для образования плазмы двухатомного [c.20]

Сильный скачок уплотнения в одноатомном газе будет вызывать ионизацию и возбуждение электронных степеней свободы. Этот случай для аргона рассматривается в 13.3. [c.461]

В одноатомном газе область температур, в которой термодинамические функции определяются чисто поступательным движением атомов, простирается до весьма высоких значений порядка нескольких тысяч или даже десятка тысяч градусов, пока не начинаются ионизация и возбуждение электронов в атомах. [c.153]

Непрерывное поглощение света в одноатомном газе в области первой ионизации [c.234]

Рассмотрим непрерывное поглощение света в одноатомных газах, таких, как инертные (аргон, ксенон и др.) или пары металлов, в области первой ионизации. Газ будем предполагать одноатомным для того, чтобы исключить из рассмотрения квазинепрерывные молекулярные спектры если диссоциация молеку.л почти полная, то, очевидно, любой газ является одноатомным). [c.234]

С точки зрения экспериментального изучения ионизации в ударной трубе особенно привлекательны одноатомные газы. Благодаря отсутствию ряда степеней свободы, которыми обладают молекулярные газы, в одноатомных газах легче достигаются высокие температуры - 15 ООО— 20 000° К. Одноатомные газы благоприятны и для проверки теории явления, так как ионизация (первая) является единственным релаксационным процессом, расширяющим фронт ударной волны. [c.390]

Рассмотрим ударную волну в одноатомном газе. Заметная ионизация получается только при весьма большой амплитуде волны, поэтому в скачке уплотнения достигается предельное сжатие, равное четырем, в соответствии с показателем адиабаты = 5/3. Параметры за скачком уплотнения выражаются через число Маха простыми формулами [c.390]

Имеется отличие в процессе образования плазмы двух- и одноатомного газов. Ионизация двухатомного газа происходит после диссоциации его молекул, например водород диссоциирует на 90% при 4700 К, а азот — при 9000 К (см. рис. 2.60). Их энтальпия при указанных температурах примерно соответствует теплосодержанию аргона при 14 ООО К, а гелия — при 20 ООО К-Таким образом, крутой подъем кривой АН - = f T) в области диссоциации позволяет плазме содержать большие количества теплоты при сравнительно низких температурах. [c.105]

Применим к этому тепловому ионизационному равновесию одноатомного газа закон действующих масс и найдем степень ионизации а газа (определяющую отношение числа ионизованных атомов к общему числу всех атомов) в зависимости от давления, температуры и индивидуальных параметров его. [c.199]

При поглощении или испускании электромагнитных волн газом изменение энергетического уровня молекулы может осуществляться различными путями. Одним из них является изменение электронного, колебательного или вращательного состояний молекулы. При этом энергетические переходы у одноатомных газов обусловлены изменением только электронных состояний и сопровождаются высокочастотным излучением. Как показывает опыт, симметричные молекулы двух атомных газов О2, N2, Н2 не могут заметно поглощать и испускать энергию путем изменения колебательно-вращательных состояний. Практически одно-и двухатомные газы при низких и умеренных температурах не излучают и не поглощают энергию и в этих условиях могут считаться прозрачными (О = 0). Однако при температуре, превышающей 5000 — 8000 К, эти газы начинают заметно излучать и поглощать энергию. Это связано с возможностью электронных переходов при высоких температурах, явлением ионизации, а также образованием несимметричных молекул вследствие диссоциации. Например, диссоциация симметричных молекул О2 и N2 приводит к образованию несимметричных молекул. [c.130]

T. o., сколь угодно интенсивная У.в. не может сжать газ более чем в й=(у+О раз. Предельное сжатие h тем выше, чем больше теплоёмкость v (меньше 7), Напр., для одноатомного газа i = 5/3, h=A, для двухатомного, напр, для воздуха, у = 115, h 6. Однако ф-лы (6)—(8) имеют ограниченную применимость даже для идеального, т. е. достаточно разреженного газа (хотя и очень полезны при оценках и выявлении качественных закономерностей). В газе при высоких темп-рах происходят диссоциация молекул, хим. реакции, ионизация, что связано с затратами энергии, изменением теплоёмкости и числа частиц. При этом сложным образом зависит от р и V. Если эта зависимость (ур-ние состояния) известна, то параметры газа за У. в. можно найти путём численного решения ур-ний (1) —(3). [c.208]

В парах натрия при очень высоких температурах действительно имеется смесь трех различных газов нейтрального натрия Ка, концентрация которого [Ка], ионов натрия Ка+ с концентрацией [Ка+1 и электронного газа (газа, составленного из электронов) с концентрацией [е]. Каждое из этих трех веществ ведет себя подобно одноатомному газу. Поэтому к процессу ионизации (208) можно применить общие результаты теории химических равновесий в газообразных системах, в частности уравнение (139). [c.132]

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]

В случае использования для образования плазмы двухатомного газа в холодной зоне плазменной дуги, помимо энергии ионизации, выделяется энергия диссоциации, что ведет к увеличению размеров дуги. Это в свою очередь обусловливает увеличение пути и, следовательно, времени нахождения напыляемой частицы в потоке и обеспечивает ее расплавление при меньшей температуре потока. Вследствие выделения энергии диссоциации при использовании двухатомного газа возрастает и количество тепла, передаваемого поверхности обрабатываемого изделия. Поэтому если желателен минимальный нагрев поверхности, необходимо использовать одноатомные газы, скажем аргон, или смеси на их основе. [c.120]

Под действием электрической дуги атомы одноатомных газов, например аргона, ионизируются, т. е. разделяются на электроны и положительно заряженные ядра. Молекулы двухатомных газов (азота, водорода) предварительно диссоциируют на отдельные атомы. Одновременно с ионизацией и диссоциацией в плазме происходят обратные процессы, при которых освобождается тепловая и световая энергия. [c.52]

Для образования сжатой дуги вдоль ее столба через канал в сопле пропускается нейтральный одноатомный газ (аргон, гелий) или двухатомный газ (азот, водород, окись углерода или другие газы и их смеси). Газ сжимает столб дуги, что приводит к повышению его температуры до 16 000° С при дуге косвенного действия и до 33 000° С при дуге прямого действия, н образует так называемую холодную плазменную струю. Сжатая дуга является весьма концентрированным источником теплоты (удельная мощность более 500 кВт/см ). Газ в столбе сжатой дуги характеризуется высокой степенью ионизации, при которой он обладает весьма значительной электропроводностью, приближающейся к электропроводности проводника (например металла). [c.21]

При дуговом нагреве одноатомные газы и пары подвергаются также термической ионизации, образуя плазму из заряженных ионов и электронов, что облегчает стабильное горение дуги. Потенциалы ионизации ряда газов и паров приведены в табл. 1.10. Для щелочных металлов (калий, натрий, кальций), ряда газов и паров потенциал ионизации составляет [c.40]

Установлено что эффективность зажигания вспомогательной дуги в резательных головках определяется сочетание - величины зазора, при котором происходит зажигание, рода газа, его расхода (скорости газового потока), напряжения холостого хода и формы характеристики источника тока (тока вспомогательной дуги). Влияние рода газа связано с такими его характеристиками, как теплоемкость, теплопроводность, энергия диссоциации и ионизации и некоторыми другими (табл. 20). Вспомогательная дуга зажигается легче в одноатомном нетеплопроводном аргоне, обладаю- [c.78]

Для одноатомного газа с у = 5/3 предельное сжатие равно 4. Для двухатомного газа в предположении, что колебания не возбуждены, у = 715, л предельное сжатие равно 6 если считать, что колебания возбуждены, у = 9П и сжатие равно 8. В действительности, при высоких давлениях и температурах теплоемкость и показатель адиабаты в газах уже не являются постоянными, так как в газе происходят диссоциация молекул и ионизация атомов. Ударная адиабата с учетом этих процессов будет рассмотрена в гл. III. Однако и в этом случае величина сжатия всегда остается ограниченной и чаще всего не превышает 11—13. Сжатие газа в ударной волне при данном большом отношении давлений тем сильнее, чем выше теплоемкость и меньше показатель адиабаты. [c.52]

Удельная энтропия одноатомного газа в отсутствие ионизации и возбуждения электронов по формуле (3.8) равна [c.158]

Ионизация в воздухе при скоростях ударной волны несколько больше 10 км/сек (9—15 км/сек) рассматривалась в работе Л. М. Бибермана и И. Т. Якубова [97]. При этом были учтены химический состав воздуха в зоне релаксации и возбуждение атомов и молекул. В отличие от случая малых скоростей диссоциация происходит быстро по сравнению с ионизацией и ионизация в основном развивается в атомарном газе. Реакции ассоциативной ионизации играют определяющую роль в создании начальных электронов по мере возрастания электронной плотности все большее значение приобретает ступенчатая ионизация электронными ударами, причем энергия электронов, как и в одноатомном газе, восполняется за счет передачи энергии от ионов. [c.397]

При исследовании процессов, протекающих в условиях высоких температур, различают температуру отдельных частиц ("электронную, атомную, ионную) и температуру различных степеней свободы (трансляционную и ротационную), а также температуры ионизации и возбуждения. Под каждой из этих температур понимается температура, которой обладал бы одноатомный газ, со средггей кинетической энергией его молекул, равной средней кинетической энергии соответствующих частиц, а также степеней свободы или средней энергии соответ ствующих состояний ионизации или возбуждения, [c.6]

Изотопный анализ. Из.меряются отношения ионных токов, соответствующих ионам с одинаковым зарядом и хим. составом, но с разл. изотопным составом. Эта задача наиб, проста в случае одноатомных газов. Поэтому при анализе изотопного состава ряда элементов используются их газообразные соединения (Н — в виде Н , О — в виде 0 , С — в виде СО , и — в виде и т. д.). При этом приходится учитывать влияние т. н. изотопных эффектов (различия в скоростях испарения изотопных молекул, если вещество испаряют в ионном источнике различия в вероятностях эмиссии ионов, если применяют методы поверхностной ионизации, искрового разряда, вторичной ионной эмиссии, эвдссии под действием лазерного излучения и т. д.) на вероятности диссоциации молекул при ионизации. В случае молекул, содержащих разнородные атомы, необходимо учитывать вклад в интенсивность соответствующих пиков (масс-спектральных линий), обусловленных изотопами других элементов. Масс-спектрометры с высоким разрешением позволяют идентифицировать, например, компоненты таких мульгиплетов, как — ВН" " — Т+. Повышают точность метода относит, измерения, когда исследование образца с неизвестным изотопным составам чередуется с измерениями в тех же самых условиях стандартного образца близкого изотопного состава. [c.57]

П. и. была открыта И. Ленгмюром и К. X. Кинг доном (I. Langmuir, К. Н. Kingdon, 1923), обнаружившими, что в заполненном парами s цилиндрич. диоде с анодом в виде накалённой вольфрамовой проволоки протекает ток положит, ионов. Они применили Саха формулу для термич. ионизации газа к описанию ионизации паров одноатомных веществ внутри однородно нагретой металлич. полости и нашли выражение для степени П. и. os, равной отношению концентраций ионов п ) и атомов ( о) внутри полости [c.645]

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]

ЧТО, примерно, в тысячу раз больше сопротивления никеля. Плазма поддается действию магнитных полей. Характер действия зависит от направления магнитного поля. Магнитное поле, создаваемое самим потоком плазмы, пережимает плазменный шнур в нескольких местах, изгибает и перекручивает его, что особенно заметно при ионизации газа токами высокой частоты [9, стр. 69]. Наложение внешнего продольного магнитного поля сжимает шнур равномерно по всей длине и стабилизирует его. Это явление известно под названием магнитного пинч-эффекта. Частицы в плазме совершают сложные движения поступательные, вращательные и колебательные. Энергия частиц, полученная при ионизации, выделяется в результате рекомбинации одноатомных газов и молизации и рекомбинации двухатомных в атомы и молекулы. Граница ярко светящегося потока плазмы есть граница существования заряженных частиц. Плазма, таким образом, квазинейтральна. [c.10]

Таким образом, основной вопрос состоит в том, как происходит ионизация газа лазерным и.шученпем. В настоящее время этот вопрос детально изучен [6, 7] для излучения различной частоты и различных газов. Мы разберем ниже лишь один, простейший случай,— пробой, возникающий, когда излучение видимого диапазона частот фокусируется в идеально чистый, одноатомный газ. На зтом примере хорошо видны основные физические явления, приводящие к пробою. В заключении будут [c.193]

Пусть ионизируется смесь одноатомных газов, тогда при к-кратпой ионизации атомов у-го компонента смеси степень ионизации в соответствии с выражением (806) равна [c.427]

Имеется отличие в процессе образования плазмы двух- и одноатомного газов. Ионизация двухатомного газа происходит после диссоциации его молекул, например, водород диссоциирует на 90% при 4700° К, а азот — при Рис. 4.47. Вольтамперные характеристи- 90ОО° К (см. рис. 4.45). ки плазменной дуги в разных газах Причем их теплосодержа- [c.146]

При численной оценке нужно проявлять известную осторожность. Дело в том, что в отраженной волне температуры обычно столь высоки, что теплоемкость газа вследствие диссоциации, ионизации и т. д. не постоянна. Строго говоря, параметры отраженной волны следовало бы рассчитывать, пользуясь реальными термодинамическими функциями газа. Однако для грубой оценки можно воспользоваться формулами (4.6), выбрав для показателя адиабаты некоторое эффективное значение. В разреженном газе в области диссоциации или ионизации можно принять, для оценки, например, у = 1,20. Это дает р /р1 13, д4/р1 л 6, Т, /Т1 2,17. В тяжелых одноатомных газах можно получить в отраженной ударной волне десятки тысяч градусов. В воздухе при начальном давлении Ро = 10 мм рт. ст. и скорости падающей волны О Ъ км/сек, когда 5800° К, д1/ро Ю, в отраженной волне 8600° К, д4/р1 л 7 (эти данные получены с учетом реальных термодинамических свойств). Реальный процесс в ударной трубе протекает гораздо сложнее, чем это рисуется идеализированной схемой, изложенной выше. Ударная волна становится стационарной не сраэу после разрыва диафрагмы, а лишь-спустя некоторое время. Играют роль трение о стенки, взаимодействие-с пограничным слоем, особенно в отраженной ударной волне, неравномерность нагрева по сечению трубы, потери энергии через стенки и на излучение (при очень высоких температурах), перемешивание газов, у контактного разрыва и многие другие эффекты (см. об этом [2, 4, 5, 19] там же имеются ссылки на многие оригинальные работы). [c.206]

Найдем средний росселандов пробег одноатомного газа в области первой ионизации. Росселандов пробег определяется обратной величиной коэффициента поглощения, т. е. пропусканием. [c.236]

Анализ различных механизмов ионизации в ударной волне в аргоне (и вообще одноатомных газов) содержится в уже цитированной выше работе Л. М. Бибермана и И. Т. Якубова [93]. Авторы исследовали влияние вариаций в выборе эффективных сечений ионизации ударами электронов и атомов, роль ступенчатых и радиационных процессов. Они пришли к выводу о том, что в ускорении образования начальных электронов решающую роль должно играть возбуждение атомов резонансным излучением, выходящим из равновесной зоны. Благодаря этому эффекту сильно повышается концентрация возбужденных атомов, которые легкО ионизуются электронным ударом. Учет этого позволил авторам значительно сократить расхождения между расчетными и экспериментальными значениями времени релаксации и добиться удовлетворительного согласия тех и других. Надо сказать, что в вопросе об ионизационной релаксации, в особенности о механизме начальной ионизации, полной ясности еще нет. Отметим работу [95], в которой изучалась релаксация в ксеноне, и работу [96] о влиянии излучения. [c.396]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...