Развитие теории термодинамических и кинетических свойств неидеальной химически реагирующей плазмы на основе асимптотических и групповых разложений и метода кинетического уравнения

• Автор: Муленко, Иван Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 273 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Обзор литературы
§ 1.1. Термодинамические свойства классических кулоновских систем и
классической полностью ионизованной плазмы
§ 1.2. Квантовые эффекты в термодинамике кулоновских систем и полностью ионизованной плазмы
§ 1.3. Взаимодействие с нейтральными частицами и термодинамические свойства неидеальной плазмы
§ 1.4. Исследования термодинамических свойств неидеальной атомарно-молекулярной плазмы
§ 1.5. Метод кинетического уравнения в теории плотных газов и неидеальной плазмы
§ 1.6. Метод временных корреляционных функций в кинетической теории неидеальной плазмы
§ 1.7. Кинетические коэффициенты полностью ионизованной плазмы
§ 1.8. Кинетические коэффициенты частично ионизованной плазмы
§ 1.9. Постановка задач
Часть I. Термодинамические свойства неидеальной химически реагирующей плазмы сложного состава
Глава II. Некоторые способы разделения связанных и свободных состояний в кулоновской подсистеме. Вывод химической модели неидеальной
атомарной плазмы из точных асимптотических разложений
§2.1. Модель электрон-ионных квазичастиц
§ 2.2. Корреляционные поправки к термодинамическим функциям
плазмы с учетом ионного кора
§ 2.3 Некоторые замечания о соотношении физической и химической
моделей плазмы
§ 2.4. Кольцевое дебаевское приближение в большом каноническом ансамбле (БД-теория)
§ 2.5. Вывод химической модели из разложения в большом каноническом ансамбле при наличии высоковозбужденных состояний атомов
§ 2.6. Бесконечно-компонентная модель атомарной плазмы
§ 2.7. Предельные случаи. Некоторые примеры расчета
Выводы по главе II
Глава III. Некулоновские взаимодействия в многокомпонентной плазме
и их вклад в термодинамику
§ 3.1. Вводные замечания
§ 3.2. Приближение Ван-дер-Ваальса для многокомпонентной системы
с развитой ионизацией
§ 3.3. Вириальное и групповое разложение по математическим группам

§ 3.4. Вириальное и групповое разложение по физическим группам.
Псевдопотенциал Хилла
§ 3.5. Обоснование разложения по физическим группам для химически реагирующих сред с парноаддитивным потенциалом межчастичного взаимодействия
Выводы по главе III
Глава IV. Термодинамические свойства неидеальной многокомпонентной химически активной плазмы произвольного состава
§ 4.1. Термодинамические функции и уравнение состояния
§ 4.2. Система уравнений ионизационного и химического равновесия
§ 4.3. Краткое описание пакета программ расчета термодинамических
величин химически активной плазмы
§ 4.4. Основные результаты расчета термодинамических величин химически активной плазмы
§ 4.5. Экстраполяционные свойства обобщенной термодинамической модели. Диссоциативный фазовый переход в многокомпонентной плазме
Выводы по главе IV
Часть И. Кинетические коэффициенты неидеальной плазмы
Глава V. Развитие отдельных аспектов метода кинетического уравнения
§ 5.1. Рассеяние заряженных частиц на короткодействующем кулонов-
ском потенциале 4,
§ 5.2. Транспортные сечения рассеяния заряженных частиц в плазме
§ 5.3. Кинетическое уравнение Больцмана
§ 5.4. Метод Чепмена-Энскога
§ 5.5. Расчет интегралов столкновений легких и тяжелых частиц
§ 5.6. Расчет интегралов столкновений для частиц одинаковой массы.
Применение методов компьютерной алгебры к расчету скобочных интегралов
§ 5.7. Расчет интегралов столкновений при произвольном отношении
масс сталкивающихся частиц
Выводы по главе V
Глава VI. Кинетические коэффициенты неидеальной плазмы
§ 6.1. Расчет электронных кинетических коэффициентов неидеальной полностью ионизованной плазмы без магнитного поля по функции распределения электронов
§ 6.2. Численный расчет электропроводности полностью ионизованной
плазмы
§ 6.3. Решение кинетического уравнения Больцмана для полностью ионизованной плазмы во внешнем магнитном поле

§ 6.4. Аналитический расчет компонент тензора проводимости полностью ионизованной магнитоактивной плазмы
§ 6.5. Численный расчет зависимостей компонент тензора проводимости от параметра неидеальности и степени замагниченности плазмы
проксимационные формулы
§ 6.6. Особенности расчета кинетических коэффициентов частично ионизованной плазмы
§ 6.7, Проводимость частично ионизованной плазмы инертных газов
Выводы по главе VI
Глава VII. Динамический структурный фактор и диагностика полностью ионизованной плазмы
§ 7.1. Флуктуационно-диссипационная теорема. Расчет поляризационных операторов
§ 7.2. Динамический структурный фактор двухкомпонентной плазмы в
приближении локального поля
§ 7.3. Численный расчет динамического структурного фактора. Сравнение с экспериментом
Выводы по главе VII
Заключение и выводы
Литература

Не смотря на простой вид, она дает значения а., близкие к экспериментальным [112,113,118]. Термодинамические свойства плотных паров щелочных металлов и их фазовый переход на линии равновесия жидкость-пар исследовались на основе обобщенного уравнения Ван-дер-Ваальса в работе [120].
Уравнение типа Ван-дер-Ваальса с поправкой на взаимодействие свободных зарядов, не зависящей от температуры предложено для описания свойств плазмы плотных паров металлов в [66]:
р = (1.3.2)
1 -пЪ
где а- аналог постоянной Маделунга, использующейся в теории ионных кристаллов [124]. Несмотря на внешнюю простоту этого уравнения, оно дает достаточно близкие к экспериментальным значения фактора сжимаемости в критической точке для щелочных металлов.
Равновесные свойства неидсальной атомарной плазмы с учетом взаимодействия нейтральных частиц в рамках обобщенной модели Ван-дер-Ваальса изучались нами в ряде работ [74,76,97,98,121-123].
Для описания термодинамических свойств плотной плазмы паров металлов широко применяется кластерная модель [125,126]. Положения кластерной модели основаны на утверждении, что дри больших плотностях в частично ионизованной плазме мот образовываться нейтральные и заряженные комплексы, содержащие несколько атомов и ионов (кластеры), характеризующиеся большей плотностью, чем окружающая их плазма и имеющие ближний порядок. В [125] было получено уравнение состояния паров щелочных металлов в кластерной модели и проведен анализ ионизационного равновесия. В [126] получено соотношение, характеризующее распределение кластеров по размерам (по числу' атомов в кластере). В [127] показано, что распределение атомов по внутренним оболочкам кластера подчиняется статистике Ферми-Дирака, причем размер кластера определяется выражением [127]:

(1.3.3)
71 - ехр({ек - и)/Т)’ . являющимся одновременно уравнением для определения химического потенциала /I кластера. Величины пк и ек ~ число атомов и энергия связи атомов на к-ой оболочке кластера. В [127] дан критерий понятия макроскопичности кластера с точки зрения поверхностной энергии и энергии связи атома в кластере. Кластер является промежуточной субстанцией между микрочастицами: атомами, молекулами и упорядоченными макроскопическими структурами (напр, кристаллическая решетка) [127].
При определенных условиях в плазме могут возникать, либо инжектироваться в объем, занимаемый плазмой макроскопические частицы конденсированного вещества. Их наличие может существенно изменить характер межчастйчных корреляций и ионизационное равновесие в плазме, в особенности вблизи расположения частиц дисперсной фазы. Термодинамические