|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Вязкость слабоионизированной плазмы |
 | |
Анимация
Описание
Вязкость слабоионизированной плазмы, состоящей из нейтральных частиц, электронов и положительных ионов, может отличаться от вязкости нейтрального газа. При этом электроны, имеющие малую массу, практически ни при каких условиях не вносят заметного вклада в перенос импульса и их ролью в вязкости плазмы можно пренебречь. Вклад ионов в вязкость становится существенным уже при малой степени ионизации, поскольку сечение обмена импульсом, происходящего при столкновениях иона с атомом и обусловленного процессом резонансной перезарядки иона на атоме, существенно превышает сечение передачи импульса при соударениях атомов. Согласно элементарной кинетической теории зависимость вязкости плазмы η от ее параметров дается следующим выражением:
,
где Т - температура плазмы;
М - масса атома;
sel - сечение упругого рассеяния при столкновении атомов, приводящего к передаче импульса;
sres - сечение резонансной перезарядки иона на атоме;
Ni, Na - плотность ионов и атомов соответственно.
В равновесной плазме отношение Ni/Na является функцией давления и температуры плазмы, что и определяет зависимость вязкости плазмы от ее параметров.
При малых степенях ионизации плазмы, когда вкладом ионов в вязкость можно пренебречь, вязкость плазмы растет с ростом температуры. Поскольку обычно sres >> sel, при Ni/Na~ sres/sel << 1 зависимость от температуры имеет максимум. В таблице 1 приведены максимальные значения вязкости для равновесной плазмы инертных газов.
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
Максимальные значения вязкости плазмы инертного газа smax и соответствующей температуры Тmax |
||||
|
Газ |
р, Па |
Tmax, К |
Ni/Na |
ηmax, Па·с |
|
Ar |
104 105 106 |
7800 8600 10200 |
0,069 0,058 0,048 |
3,0·10-4 3,4·10-4 3,9·10-4 |
|
Kr |
105 |
10000 |
0,060 |
3,3·10-4 |
|
Xe |
105 |
9000 |
0,067 |
3,4·10-4 |
Ниже приводятся значения вязкости равновесной плазмы инертных газов, воздуха и Cs при различных давлении и температуре. Погрешность приводимых данных 10-30%.
|
Т, 103 К |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
|
η, 10-4 Па·с |
0,.7 |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
2,8 |
2,1 |
1,2 |
0,6 |
0,3 |
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Слабоионизированная плазма используется в плазмохимической промышленности, плазменной металлургии и др. Поэтому зависимость вязкости плазмы от степени ионизации должна учитываться при расчете таких систем, основным элементом которых является плазменная струя.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Эффект сложен для лабораторной реализации. Для этого нужен быстропроточный плазмотрон с ламинарной струей. В нем при зажигании разряда скорость струи на выходе уменьшается (в отсутствии электромагнитного ускорения струи).
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.
2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
