電漿動力溫度

電漿動力溫度是電漿物理學一種常用的溫度定義,有時被簡稱為電漿溫度。電漿動力溫度是熱力學溫度的推廣,它不要求電漿是熱平衡的,因而可以描述非平衡電漿的平均動能。

基本介紹

  • 中文名:電漿動力溫度
  • 外文名:kinetic temperature of plasma
  • 簡稱:電漿溫度
  • 物理含義:電漿平均動能的量度
定義與套用,常見電漿溫度,

定義與套用

電漿動力溫度定義為:
,其中
玻爾茲曼常數
為平均動能。在更多文獻中,電漿動力溫度也被定義為:
,此時溫度具有能量的量綱,例如溫度為1eV的電漿相當於11600K。
與一般的熱力學溫度不同,動力溫度沒有要求電漿系統達到平衡態。這是因為電漿由於具有強烈的集體效應,其碰撞頻率遠遠小於電漿頻率
,因而達到熱平衡的時間很長;並且體系的各個組分,達到平衡的時間各不相同,總體來說電子-離子達到平衡的時間遠長於各自分別達到平衡的時間;導致實驗和觀測中,經常出現各個組分達到平衡,但總體不平衡的現象。因此,針對不同的成分定義不同的動力溫度,是具有必要性的。
有些情況下,電子和離子會具有不同的動力溫度,比如日光燈管中,電子溫度可達幾萬度,而離子溫度還在室溫附近。在磁約束電漿中,由於碰撞頻率低,粒子的平行磁場方向的動能與垂直方向動能交換可以忽略,因而會存在平行溫度和垂直溫度兩個溫度,這一現象經常見到。
在熱平衡條件下,動力溫度和熱力學溫度是一致的。例如部分電漿中,電子近似為熱平衡狀態,那么此時電子的動力溫度就是熱力學溫度,電子的分布也近似為麥克斯韋-玻爾茲曼分布

常見電漿溫度

對象
動力溫度(T/eV)
星際氣體
1
氣體星雲
1
日冕
10
漫射熱電漿
10
太陽大氣、氣體放電
1
溫電漿
10
熱電漿
10
熱核電漿
10
角向箍縮
10
稠密熱電漿
10
雷射電漿
10

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