температуры плазмы

ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАЗМЫ -величины, характеризующие ср. кинетич. энергию компонент плазмы. В термодинамич. равновесии все компоненты имеют единую темп-ру, что соответствует Максвелла распределению частиц по скоростям и Больцмана распределению по возбуждённым уровням. Большие различия в значениях времён релаксации для разных по массе частиц приводят к тому, что равновесные распределения Максвелла и Больц-мана для электронов и тяжёлых частиц устанавливаются гораздо быстрее, чем происходит энергообмен между ними и устанавливается единая темп-pa. Поэтому плазма характеризуется отдельно ионной и электронной темп-рами. Напр., в полностью ионизованной водородной плазме отношение времени установления электронной темп-ры к времени установления ионной и времени их выравнивания есть величины порядка

т. е, имеется существенное различие времени установления T_i И T_e .

Так как источники и стоки энергии связаны с разными компонентами плазмы, а скорости переноса процессов для электронов и ионов отличаются на порядки величины, то значения Т. к. п. Т_е и T_i могут сильно отличаться друг от друга. В частично ионизованной плазме обычно T_i совпадает с темп-рой тяжёлых частиц (атомов и молекул), Исключение составляет случай, когда массы тяжёлых частиц сильно различаются. В газовом разряде, напр., осн. источником энергии является джоулев нагрев электронов, затем энергия передаётся тяжёлым частицам и выносится на стенки и электроды. При низких давлениях, когда теп-лоперенос эффективен, Т_е обычно превышает темп-ру нейтральных частиц T_N на два порядка. С ростом давления значения Т. к. п. в разряде сближаются и в пределе устанавливается локальное термодинамич. равновесие, характеризующееся общей темп-рой.

В сильнонеравновесных ситуациях, когда ф-ции распределения компонент сильно отличаются от распределений Максвелла и Больцмана, понятием Т. к. п. также пользуются, вводя его согласно ур-нию

где n_a - концентрация, u_a -ср. скорость, f_a -ф-ция распределения частиц компоненты a. Если имеется значит. анизотропия ф-ций распределения (напр., в магн. поле в режиме редких столкновений), часто вводят понятия продольной и поперечной по отношению к выделенному направлению Т. к. п. однако следует учесть, что если ф-ции распределения сильно отличаются от равновесных, то они дают лишь значения ср. энергии хаотич. движения. Описание состояния плазмы с помощью Т. к. п. часто оказывается недостаточным, и для количеств. выводов обычно необходим кинетич. анализ.

Лит. см. при ст. Термодинамика низкотемпературной плазмы.

В. А. Рожанскип, Л. Д. Цендин.

   <<      Предметный указатель      >>