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等离子态电离

2022/07/16174 作者:佚名
导读:等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强,带电粒子可以同电场耦合,带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学,并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。 组成粒子和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种不同组成粒子,自由电子,带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组成定义不同的温度,电子温度

等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强,带电粒子可以同电场耦合,带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学,并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。

组成粒子和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种不同组成粒子,自由电子,带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组成定义不同的温度,电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为低温等离子体。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为高温等离子体。对于理想等离子体,离子之间的相互作用可以忽略,其状态方程较简单,已趋于完善。在超高温下,原子完全电离,离子和电子都可以采用理想气体状态方程描述;当温度不太高时,离子部分电离,可以采用Saha方程及其修正模型描述;原子在高度压缩状态下,其状态方程可以采用Thomas-Fermi模型及其改进模型得到。对于非理想等离子体,离子之间存在强耦合,还没有单一的理论模型能够在任意密度和温度范围内,对离子之间的相互作用进行统一描述 。

气体电离的机制有很多种不同的方法,当气体加热到数千摄氏度时,气体中分子间的碰撞,就会是其中一部分分子或原子发生电离现象,并且电离度会随温度的升高而迅速增大,这种电离被称为热电离或热平衡电离。除了用高温的方法使物质电离以外,还能用紫外线、X射线、丙种射线以及电磁场来照射气体,这样也可以使气体发生电离,从而转变成等离子态。只是在这种情况下,等离子体中的各种离子之间通常不能达到热平衡,是一种非热平衡的电离。

相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。

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