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发表于 2013-7-31 15:46
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chncwk 你是无知的载体 无知者无畏 你这大傻 我给你开开弱弱的智商 别给低能弱智的液晶代言了 宇宙的存在状态就是等离子态的 百分之九十九 等离子体动力论
等离子体动力论是等离子体非平衡态的统计理论,即等离子体的微观理论,这是严格的理论。与气体不同,由于等离子体包含大量带电粒子,其间的主要作用是长程的集体库仑作用,因此需要重新建立粒子分布函数随时间的演化方程,它是等离子体动力论的出发点。已经建立的在不同条件下适用的等离子体动力论方程有弗拉索夫方程,福克尔-普朗克方程 ,朗道方程等。等离子体动力论适宜于研究等离子体中的弛豫过程和输运过程。等离子体弛豫过程是从非平衡的速度分布向热平衡的麦克斯韦分布过渡的过程,可用各种弛豫时间来描述。输运过程是稳定的非平衡态有物质、动量、能量流动的过程,包括电导、扩散、粘性、热导等,用各种输运系数描述。输运过程是受控热核聚变研究的重大课题,尤其是其中出现的不能用碰撞理论解释的反常输运现象。等离子体动力论还适宜于研究等离子体中种类繁多的波和微观不稳定性问题。只有动力论才能给出在无碰撞情形由于粒子对波的共振吸收所导致的朗道阻尼。起源于空间不均匀性或速度空间不均匀性等原因的微观不稳定性是宏观理论无法研究的,只能由动力论给出。动力论还可以讨论等离子体中的涨落效应。等离子体动力论是严格的理论,由动力论方程可以导出磁流体力学的连续方程、动量方程和能量方程,指明各种不同形式的磁流体力学方程的近似条件和适用范围。
在现有的等离子体理论中,无论磁流体力学方程或动力论方程,都是非线性的偏微分方程,难于严格求解析解。为了求得解析解,只能采用经过大大简化的物理模型,其结果往往是许多过程和效应都被掩盖了。因而借助于计算机的数值计算在等离子体研究中的作用越来越大,已经成为与实验研究和理论研究相配合的重要研究方法。等离子体辐射是等离子体物理的一个重要组成部分,等离子体辐射的分析研究是了解等离子体性质和运动特征的基础,对于天体和空间的等离子体来说,辐射几乎是认识它们的唯一途径。另外,辐射又是等离子体能量损耗的重要方式,这在受控热核聚变研究中尤其重要。
编辑本段发展趋势从20世纪20年代特别是50年代以来,等离子体物理学已经取得了许多重要进展,成为物理学中一个十分活跃的分支。随着天体和空间观测的进一步开展,以及受控热核聚变和低温等离子体应用的进一步研究,可以期望等离子体物理学将继续取得重大成果。
等离子体
等离子体(等离子态,电浆,英文:Plasma)是一种电离的气体,由于存在电离出来的自由电子和带电离子,等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用。等离子态在宇宙中广泛存在,常被看作物质的第四态(有人也称之为“超气态”)。等离子体由克鲁克斯在1879年发现,“Plasma”这个词,由朗廖尔在1928年最早采用。
* 1 常见的等离子体
* 2 等离子体的性质
o 2.1 电离
o 2.2 组成粒子
o 2.3 速率分布
* 3 参见
常见的等离子体
等离子体是存在最广泛的一种物态,目前观测到的宇宙物质中,99%都是等离子体。
* 人造的等离子体
o 荧光灯,霓虹灯灯管中的电离气体
o 核聚变实验中的高温电离气体
o 电焊时产生的高温电弧
* 地球上的等离子体
o 火焰(上部的高温部分)
o 闪电
o 大气层中的电离层
o 极光
* 宇宙空间中的等离子体
o 恒星
o 太阳风
o 行星际物质
o 恒星际物质
o 星云
* 其它等离子体
等离子体的性质
等离子态常被称为“超气态”,它和气体有很多相似之处,比如:没有确定形状和体积,具有流动
电离
等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强:带电粒子可以同电场耦合,带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学,并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。
组成粒子
和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种不同组成粒子:自由电子,带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度:电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为“高温等离子体”。
相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。
速率分布
一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布,但等离子体由于与电场的耦合,可能偏离麦克斯韦分布。
编辑本段发展简史19世纪以来对气体放电的研究;19世纪中叶开始天体物理学及20世纪对空间物理学的研究;1950年前后开始对受控热核聚变的研究;以及低温等离子体技术应用的研究,从四个方面推动了这门学科的发展。
19世纪30年代英国的M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等人相继研究气体放电现象,这实际上是等离子体实验研究的起步时期。1879年英国的W.克鲁克斯采用“物质第四态”这个名词来描述气体放电管中的电离气体。美国的I.朗缪尔在1928年首先引入等离子体这个名词,等离子体物理学才正式问世。1929年美国的L.汤克斯和朗缪尔指出了等离子体中电子密度的疏密波(即朗缪尔波)。
对空间等离子体的探索,也在20世纪初开始。1902年英国的O.亥维赛等为了解释无线电波可以远距离传播的现象,推测地球上空存在着能反射电磁波的电离层。这个假说为英国的E.V.阿普顿用实验证实。英国的D.R.哈特里(1931)和阿普顿(1932)提出了电离层的折射率公式,并得到磁化等离子体的色散方程。1941年英国的S.查普曼和V.C.A.费拉罗认为太阳会发射出高速带电粒子流,粒子流会把地磁场包围,并使它受压缩而变形。
从20世纪30年代起,磁流体力学及等离子体动力论逐步形成。等离子体的速度分布函数服从福克-普朗克方程。苏联的Л.Д.朗道在1936年给出方程中由于等离子体中的粒子碰撞而造成的碰撞项的碰撞积分形式。1938年苏联的A.A.符拉索夫提出了符拉索夫方程,即弃去碰撞项的无碰撞方程。朗道碰撞积分和符拉索夫方程的提出,标志着动力论的发端。
1942年瑞典的H.阿尔文指出,当理想导电流体处在磁场中,会产生沿磁力线传播的横波(即阿尔文波)。印度的S.钱德拉塞卡在1942年提出用试探粒子模型来研究弛豫过程。1946年朗道证明当朗缪尔波传播时,共振电子会吸收波的能量造成波衰减,这称为朗道阻尼。朗道的这个理论,开创了等离子体中波和粒子相互作用和微观不稳定性这些新的研究领域。
从1935年延续至1952年,苏联的H.H.博戈留博夫、英国的M.玻恩等从刘维定理出发,得到了不封闭的方程组系列,名为BBGKY链。由它可导出符拉索夫方程等,这给等离子体动力论奠定了理论基础。
1950年以后,因为英、美、苏等国开始大力研究受控热核反应,促使等离子体物理蓬勃发展。热核反应的概念最早出现于1929年,当时英国的R. de阿特金森和奥地利的F.G.豪特曼斯提出设想,太阳内部轻元素的核之间的热核反应所释放的能量是太阳能的来源,这是天然的自控热核反应。1957年英国的J.D.劳孙提出受控热核反应实现能量增益的条件,即劳孙判据。
50年代以来已建成了一批受控聚变的实验装置,如美国的仿星器和磁镜以及苏联的托卡马克,这三种是磁约束热核聚变实验装置。60年代后又建立一批惯性约束聚变实验装置。
环状磁约束等离子体的平衡问题由苏联的V.D.沙弗拉诺夫等解决。美国的M.克鲁斯卡和沙弗拉诺夫导出了最重要的一种等离子体不稳定性,即扭曲不稳定性的判据。1958年美国的I.B.伯恩斯坦等提出分析宏观不稳定性的能量原理。处在环状磁场中的等离子体的输运系数首先由联邦德国的D.普菲尔施等作了研究(1962),他们给出在密度较大区的扩散系数,苏联的A.A.加列耶夫等给出了密度较小区的扩散系散(1967),这一理论适用于托卡马克这类环状磁约束等离子体中的输运过程被命名为新经典理论。
自从苏联在1957年发射了第一颗人造卫星以后,很多国家陆续发射了科学卫星和空间实验室,获得很多观测和实验数据,这极大地推动天体和空间等离子体物理学的发展。1959年美国的J.A.范艾伦预言地球上空存在着强辐射带,这一预言为日后的实验证实,即称为范艾伦带。1958年美国的E.N.帕克提出了太阳风模型。1974年美国的D.A.格内特根据卫星资料,证认出地球是一颗辐射星体,辐射千米波。
在此期间,一些低温等离子体技术也在以往气体放电和电弧技术的基础上,进一步得到应用与推广,如等离子体切割、焊接、喷镀、磁流体发电,等离子体化工,等离子体冶金,以及火箭的离子推进等,都推动了对非完全电离的低温等离子体性质的研究。
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