Базовые химические модели неидеальной атомарной плазмы

• Автор: Шумихин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§1.1. Физическая и химическая модели

§1.2. Химическая модель. Малые плотности

§1.3. Химическая модель. Проблемы экстраполяции в область больших сжатий.

§1.3.1. Статистическая сумма атома

§1.3.2. Гелиосейсмология

§1.4. Химические модели неидеальных классических кулоновских систем

§1.5. Особенности расчёта транспортных и оптических свойств неидеальной

атомарной плазмы

§1.6. Постановка задачи

ГЛАВА II. БАЗОВЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕИДЕАЛЬНОЙ
АТОМАРНОЙ ПЛАЗМЫ
§2.1. Свободная энергия неидеальной атомарной плазмы
§2.2. Физическая модель
§2.3. Переход от химической к физической модели
§2.4. Термодинамические функции атомарной плазмы. Основные соотношения.

§2.5. Базовые химические модели неидеальной атомарной плазмы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ
Рисунки к главе
ГЛАВА III. ХИМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕИДЕАЛЬНЫХ КЛАССИЧЕСКИХ
КУЛОНОВСКИХ СИСТЕМ
§3.1. Система заряженных шаров
§3.2. Химическая модель системы заряженных шаров
§3.2.1. Приближение идеального газа
§3.3. Расчёт поправок к термодинамическим функциям
§3.4. Учёт отталкивания твёрдых шаров
§3.5. Потенциал с полочкой
§3.6. Расчёт внутренней энергии и поправки к полной энергии
Заключение по главе
Рисунки к главе
ГЛАВА IV. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ
ТЕРМОДИНАМИКА НЕИДЕАЛЬНОЙ АТОМАРНОЙ ПЛАЗМЫ
§4.1. Калорическое уравнение состояния неидеальной атомарной плазмы для
базовых химических моделей
§4.2. Калорическое и термическое уравнение состояния неидеальной атомарной
плазмы для базовых химических моделей. Сравнение с экспериментом
§4.3. Ударные адиабаты сжатия инертных газов для базовых химических моделей
§4.4. Особенности поведения химических моделей неидеальной атомарной
плазмы при высоких температурах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ
Рисунки к главе
ГЛАВА V. РАСЧЁТ ОПТИЧЕСКИХ И ПЕРЕНОСНЫХ СВОЙСТВ
НЕИДЕАЛЬНОЙ АТОМАРНОЙ ПЛАЗМЫ
§5.1. Введение
§5.2. Оптические спектры
§5.3, Пример расчета и сравнение с экспериментом
§5.4. Расчёт электропроводности инертных газов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ
Рисунки к главе
ГЛАВА VI. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПЛАЗМЫ ПАРОВ МЕТАЛЛОВ И
ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЫ
§6.1. Модификация базовой химической модели. Учёт кластеров
§6.1.1. Учёт кластеров
§6.2. Учёт кулоновского взаимодействия
§6.3. Транспортные сечения рассеяния электрона на ионах и на атомах
металлов
§6.4. Расчёт электропроводности и обсуждение полученных результатов
§6.5. Перколяционная модель электропроводности плотного водорода при
низких температурах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ
Рисунки к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы
Неидеальная плазма определяет работу импульсных термоядерных реакторов с инерционным удержанием горячей плазмы, энергоустановок и ракетных двигателей с газофазными ядерными реакторами, плазмотронов и т.д. [!]• Неидеальная плазма возникает при воздействии мощных ударных, детонационных и электровзрывных волн, концентрированного лазерного излучения, электронных и ионных потоков на вещество, при мощных химических и ядерных взрывах, при гиперзвуковом движении тел в плотных атмосферах планет, при высокоскоростном ударе и во многих других ситуациях, характеризующихся экстремальными давлениями и температурами.
Для физического анализа и расчёта гидродинамических последствий такого рода воздействий определяющими являются сведения о физических характеристиках плазмы в обширной области фазовой диаграммы вещества от сильносжатого конденсированного состояния вплоть до идеального вырожденного и больцмановского газов, включая кривую высокотемпературного кипения и окрестность критической точки.
Основным инструментом расчёта термодинамических функций неидеальной плазмы и её состава [2] являются химические модели. В настоящее время разработано большое число химических моделей, описывающих поведение вещества в широкой области фазовой диаграммы, но поиски надёжных и строгих с точки зрения теоретического описания моделей продолжаются [3]. Это связано не только с недостатками существующих моделей, но и с тем, что с разработкой плазменных систем постоянно расширяется как диапазон изменения основных параметров плазмы, так и номенклатура плазмообразующих веществ и смесей, при этом особенно актуальной становится проблема создания банков данных по термодинамическим, оптическим и транспортным свойствам плазмы различных веществ и соединений сложного химического и ионизационного состава.

у(а,х)~

Используя следующее соотношение между неполной гамма-функцией и интегралом ошибок [96]

и соотношение [96]
получим
у(а + ,х)= ау(а, х)-хае~х,
4=8л/гё([Зе2)5 —7=^у-у,е~у+ь 1ф. (3.13)
7,-У V "V71 У
И последних работах по теории электролитов [97] для статсуммы Бьеррумовских пар предлагается использовать статсумму Эбелинга, построенную на основе коэффициента из (3.6)
Ке = 8л/тг([к2] (еу + <Г у -2 -у2) (3.14)
о У
вместо предложенной еще Бьеррумом статистической суммы
АГ4 = 8Л((3.15)
2 У
Видно, что (3.14) и (3.15) отличаются весьма значительно от (3.13). Исследование влияния выбора различных статистических сумм пар на термодинамику электролитов в литературе не проводилось.
§3.2.1. Приближение идеального газа.
Запишем уравнение ионизационного равновесия в идеально-газовом приближении

—^ = (3.16)

П_П+