Термодинамическое равновесие плазмы.
В плазме, в состоянии термодинамического равновесия, частицы в основном и в возбуждённом состояниях переходят друг в друга при столкновениях. В данной ситуации уравнение баланса для плотности возбужденных атомов имеет вид:
где Nосн, воз – концентрация атомов, находящихся в возбужденных и основных состояниях, Ne – концентрация электронов, τ; – время жизни состояний, kвоз, осн ‑ константы возбуждения, перехода в основное состояние. Плотность атомов в возбужденном состоянии определяется формулой Больцмана:
а соотношения между константами переходов:
где ∆E – энергия перехода, Te – температура электронов, gвоз, осн – статистический веса атомов в возбужденных и основных состояний. Из уравнения баланса (10) определяем плотность атомов в возбужденном состоянии C учетом соотношения констант переходов (12):
Термодинамическое равновесие для данного состояния (возбужденного или основного) осуществляется при выполнении условия:
|
(10)
(11)
(12)
(13)
, то есть в случае, когда время жизни состояния значительно больше времени распада состояния (переход с излучением, уход возбужденных частиц на стенки и т.д.). С ростом концентрации частиц и степени их возбуждения вероятность термодинамического равновесия плазмы увеличивается.
