Преподаватель доцент Мурсенкова Ирина Владимировна
специальности 01.04.17, 01.04.08, 01.04.05, 01.04.01
Аннотация курса
Слабоионизованная низкотемпературная плазма газовых разрядов в воздухе за последние десятилетия стала предметом ряда фундаментальных и прикладных научных исследований. Особые физико-химические свойства газоразрядной плазмы обусловлены кинетическими характеристиками электронов, средняя энергия которых значительно превышает энергию тяжелых частиц (молекул, атомов и ионов). В таких системах реакции возбуждения электронным ударом инициируют цепи элементарных процессов. Поскольку молекулы имеют большое число степеней свободы, процессы в молекулярной плазме сложнее и многообразнее, чем в атомарной. Многие вопросы, касающиеся физико-химических процессов в неравновесной плазме воздуха, еще не решены, хотя за последние годы накоплены новые данные по свойствам активных частиц, образующихся, в частности, в плазме импульсных наносекундных разрядов. Это определяет необходимость учета определенного ряда процессов в моделях, описывающих механизмы образования частиц и продуктов их реакций. В лекционном курсе рассматриваются основные плазмохимические процессов в газоразрядной плазме воздуха.
Особенности плазмохимических процессов в газоразрядной плазме воздуха
Особенности низкотемпературной плазмы. Процессы переноса в плазме. Диффузионное движение электронов и ионов.
Столкновения частиц в плазме. Упругие и неупругие процессы. Элементарные процессы, вызывающие ионизацию. Зависимость констант скоростей реакций от приведённой напряжённости электрического поля. Колебательные, вращательные и электронные уровни энергии молекул.
Термодинамическое равновесие в плазме. Формула Саха. Корональное равновесие.
Уравнение Больцмана для электронов в низкотемпературной плазме. Функция распределения электронов в однородном постоянном электрическом поле. Характерные времена установления функции распределения электронов по энергиям в слабоионизованной плазме молекулярных газов.
Функция распределения электронов в случае упругих столкновений; влияние неупругих процессов. Немаксвелловские функции распределения. Функция распределения электронов в переменном электрическом поле. Влияние функции распределения электронов по энергиям на скорости плазмохимических реакций.
Кинетика заселения возбужденных состояний. Система кинетических уравнений баланса для заселенностей возбужденных состояний. Кинетика плазмы воздуха.
Колебательная температура. Функция распределения колебательно возбужденных молекул. Приближенное описание функции распределения по колебательным состояниям (распределение Тринора). Учет VT- релаксации.
Каналы релаксации электронно-колебательно-вращательного возбуждения молекул и молекулярных ионов. Процессы VT-, VV- и EV- обмена; характерные времена.
Основные плазмохимические процессы в плазме воздуха. Неравновесные плазмохимические процессы. Образование реакционноспособных частиц в воздухе: радикалов, химически активных соединений.
ЛИТЕРАТУРА
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М., Наука, 1987.
- Биберман Л.М., Воробьев В.С., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М., Наука, 1982.
- Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М., Наука, 1980.
- ДевятовА.М., ШибковВ.М. Элементарные процессы и кинетика низкотемпературной плазмы. М., МГУ, 1992.