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气体放电均匀性与系统熵值的关系
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本人等离子体物理低温气体放电物理方向，众所周知，利用气体放电作为非平衡等离子体源的一个挺有难度的工作是实现均匀的辉光放电，特别是在高气压下。我的想法如下：对于一个气体放电系统来说，能否从能量吸收和熵值的角度来考察其放电均匀性：系统熵值越大，其无序性增强，实现均匀放电的可能性也增大；反之，系统熵值越小，无序性减弱，均匀放电的可能性随之减小。 从目前的一些放电实例来说，显然电场是减小熵值的作用（使得带电粒子沿电场方向运动从而降低无序性），从而降低均匀放电的可能性（低气压直流辉光放电也是因为低气压下系统的粒子数本身不多，其无序性受电场影响较小）；而磁场则可以增加系统的无序性（磁场本身位型分布难以均匀，且其间带电粒子运动相对电场更无序），从而引入磁场后，系统可以实现均匀放电的可能性增加，如ECR放电在电场较强的情况下仍然是均匀放电。 以上说法都是本人的一些猜想，不知道有无错误，请高手指正并积极讨论！纯表情或者仅仅友情帮顶请绕道！ [ Last edited by 华丽的飘过 on 2012-9-22 at 21:09 ] |
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呵呵，欢迎讨论！具体问题具体分析，只考虑一个原因往往是很难圆满的解释一个实际问题。对于氢气放电和氩气放电的比较，我的理解如下： 氢气放电与氩气放电相比较的话，又要引入电离能的概念！其一，氢气是双原子分子，其电离能比氩气作为单原子分子要高，即氢气开始放电的能量阈值比氩气放电高；其二，氢气分子电离过程属于放热反应，但由于氢原子能级结构的关系，放电过程中所能产生亚稳态的类型要比氩气少得多，这使得氢气放电大部分能量不能以光能直接通过能级跃迁的方式直接吸收，而主要以热能的形式转化为粒子的平均动能等其他形式的能量或者直接损失，即释放的热量不但不能增加粒子的无序性（对应熵值并不增大），反而增加了系统的不稳定性，因此其放电过程更不容易控制（等离子体喷涂中常常通过加入少量氢气增加电弧的焓值，但多了就会烧枪，大概就是这个道理）。 以上仅为个人观点，如有谬误，请指正！ [ Last edited by leongoall on 2012-4-30 at 13:08 ] |
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