Plazma parametrlari

Плазма параметрлари плазманинг турли хусусиятларини, электромагнит кучларга биргаликда жавоб берадиган зарядланган заррачаларнинг электр о'тказувчан то'пламини белгилайди. Плазма одатда нейтрал газга о'хшаш булутлар ёки зарядланган ион нурлари шаклида бо'лади, лекин чанг ва доналарни ҳам о'з ичига олиши мумкин.^[1] Бундай заррачалар системаларининг ҳаракатини статистик жиҳатдан о'рганиш мумкин.^[2]

Плазманинг асосий параметрлари

Электронволтларда бо'лган энергия ва ҳароратдан ташқари барча миқдорлар Гаусс (cгс) бирликларида. Ион массаси протон массасининг бирликларида ифодаланади ${\дисплайстйле \му = м_и/м_п}$ ва ${\дисплайстйле З}$ элементар заряд бирликларида ион заряди ${\дисплайстйле э}$ (то'лиқ ионланган атом ҳолатида, ${\дисплайстйле З}$ тегишли атом рақамига тенг). Қо'лланиладиган бошқа физик миқдорлар: Болцман доимийси ( ${\дисплайстйле к}$ ), ёруг'лик тезлиги ( ${\дисплайстйле c}$ ) ва Кулон логарифми.

О'лчамсиз

Дебай сферасидаги зарралар сони
${\дисплайстйле \лефт(\фраc{4\пи}{3}\ригҳт)н\ламбда_Д^3 \аппрох 1.72 \тимес 10^9\,\лефт(\фраc{Т^3}{н}\ригҳт)^\фраc{1}{2}}$
Алфвен тезлиги ёруг'лик тезлигига нисбати
${\дисплайстйле \фраc{в_А}{c} \аппрох 7.28\,\фраc{Б}{\лефт(\му н_и\ригҳт)^\фраc{1}{2}}}$
электрон плазма частотаси гйрофреқуэнcй нисбати
${\дисплайстйле \фраc{\омега_{пе}}{\омега_{cе}} \аппрох 3.21 \тимес 10^{-3}\,\фраc{{н_э}^\фраc{1}{2}}{Б}}$
ион плазма частотаси гйрофреқуэнcй нисбати
${\дисплайстйле \фраc{\омега_{пи}}{\омега_{cи}} \аппрох 0.137\,\фраc{\лефт(\му н_и\ригҳт)^\фраc{1}{2}}{Б}}$
термал босимнинг магнит босимга нисбати ёки бета, б
${\дисплайстйле \бета = \фраc{8\пи нкТ}{Б^2} \аппрох 4.03 \тимес 10^{-11}\,\фраc{нТ}{Б^2}}$
магнит майдон энергиясининг ионнинг дам олиш энергиясига нисбати
${\дисплайстйле \фраc{Б^2}{8\пи н_и м_и c^2} \аппрох 26.5\,\фраc{Б^2}{\му н_и}}$

То'қнашув

То'қмашувларни о'рганишда то'қнашув о'лчовсиз параметр бо'либ, у электрон-ион то'қнашув частотасининг орбита частотасига нисбатини ифодалайди.

Плазма то'қнашуви ${\дисплайстйле \ну^*}$ ^[3]^[4] сифатида аниқланади

{\дисплайстйле \ну^* = \ну_\матҳрм{эи}\,\сқрт{\фраc{м_\матҳрм{э}}{к_\матҳрм{Б} Т_\матҳрм{э}}}\,\фраc{1}{\эпсилон^\фраc{3}{2}}\,қР,}

бу ерда ${\дисплайстйле \ну_\матҳрм{эи}}$ электрон-ион то'қнашув частотасини билдиради, ${\дисплайстйле Р}$ плазманинг асосий радиуси, ${\дисплайстйле \эпсилон}$ тескари аспект нисбати ва ${\дисплайстйле қ}$ хавфсизлик омили ҳисобланади . Плазма параметрлари ${\дисплайстйле м_\матҳрм{и}}$ ва ${\дисплайстйле Т_\матҳрм{и}}$ мос равишда ионларнинг массаси ва ҳароратини билдиради ва ${\дисплайстйле к_\матҳрм{Б}}$ Болцман доимийси .

Электрон ҳарорати

Ҳарорат - бу расмий та'рифи бо'лган статистик миқдор

{\дисплайстйле Т = \лефт(\фраc{\партиал У}{\партиал С}\ригҳт)_{В,Н},}

ёки энтропияга нисбатан ички энергиянинг о'згариши, ушлаб туриш ҳажми ва заррача сони доимий. Амалий та'риф тизимдаги атомлар, молекулалар ёки ҳар қандай заррачалар о'ртача кинетик энергияга эга эканлигидан келиб чиқади. О'ртача тизимдаги барча заррачаларнинг кинетик энергияси бо'йича о'ртача дегани.

Агар электронлар гуруҳининг тезлиги, масалан, плазмадаги, Максвелл-Болтзман тақсимотига мос келадиган бо'лса, электрон ҳарорати бу тақсимотнинг ҳарорати сифатида аниқланади. Мувозанатда ёки ҳароратга эга бо'лмаган бошқа тақсимотлар учун о'ртача энергиянинг учдан икки қисми ко'пинча ҳарорат деб аталади, чунки уч эркинлик даражасига эга Максвелл-Болтзман тақсимоти учун, ${\дисплайстйле \лангле Э \рангле = (3/2)\, к_\техт{Б} Т}$ .

СИ ҳарорат бирлиги келвин (К), лекин, юқоридаги муносабатдан фойдаланган ҳолда электрон ҳарорати ко'пинча энергия бирлиги электронволт (эВ) билан ифодаланади. Ҳар бир келвин (1 К) 8,617 га мос келади 333 262...×10 ⁻⁵ эВ; бу омил Болцман доимийсининг элементар зарядга нисбати.^[5] Ҳар бир эВ 11605 келвинга эквивалент бо'либ, уни муносабат билан ҳисоблаш мумкин ${\дисплайстйле \лангле Э \рангле = к_\техт{Б} Т}$ .

Плазманинг электрон ҳарорати нейтрал турдаги ёки ионларнинг ҳароратидан бир неча марта юқори бо'лиши мумкин. Бу икки фактнинг натижасидир. Биринчидан, ко'пгина плазма манбалари электронларни ионларга қараганда кучлироқ иситади. Иккинчидан, атомлар ва ионлар электронлардан анча ог'ирроқдир ва икки жисмнинг то'қнашувида энергия узатиш массалари о'хшаш бо'лса, анча самарали бо'лади. Шунинг учун ҳароратнинг мувозанатлашуви жуда секин содир бо'лади ва кузатиш вақт оралиг'ида эришилмайди.

Манбалар

↑ Ператт, Антҳонй, Пҳйсиcс оф тҳе Пласма Универсе (1992);
↑ Паркс, Георге К., Пҳйсиcс оф Спаcе Пласмас (2004, 2нд Эд.)
↑ Нуcл. Фусион, Вол. 39, Но. 12 (1999)
↑ Wензел, К анд Сигмар, Д.. Нуcл. Фусион 30, 1117 (1990)
↑ Моҳр. „CОДАТА Энергй cонверсион фаcтор: Фаcтор х фор релатинг К то эВ“. Тҳе НИСТ Референcе он Cонстанц, Униц, анд Унcертаинтй. Натионал Институте оф Стандардс анд Течнологй (2019-йил 20-май). Қаралди: 2019-йил 11-ноябр.

[1] Ператт, Антҳонй, Пҳйсиcс оф тҳе Пласма Универсе (1992);

[2] Паркс, Георге К., Пҳйсиcс оф Спаcе Пласмас (2004, 2нд Эд.)

[3] Нуcл. Фусион, Вол. 39, Но. 12 (1999)

[4] Wензел, К анд Сигмар, Д.. Нуcл. Фусион 30, 1117 (1990)

[NIST-5] Моҳр. „CОДАТА Энергй cонверсион фаcтор: Фаcтор х фор релатинг К то эВ“. Тҳе НИСТ Референcе он Cонстанц, Униц, анд Унcертаинтй. Натионал Институте оф Стандардс анд Течнологй (2019-йил 20-май). Қаралди: 2019-йил 11-ноябр.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]