|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Подвижность ионов и электронов | Подвижность ионов и электронов (далее П)
1) в газе и низкотемпературной плазме - отношение средней скорости u направленного (в результате действия электрического поля) движения электронов или ионов к напряженности электрического поля Е: m = u/E. Зависимость u от Е в принципе дается решением кинетического уравнения Больцмана. Однако не только решение, но даже точное написание этого уравнения связано со значительными трудностями, обусловленными разнообразием элементарных процессов, в которых участвуют ионы и электроны. Поэтому обычно П. и. и э. теоретически рассчитывают приближенно, вводя упрощающие допущения. Подвижность ионов (mи) и электронов (mэл) исследуют раздельно, т.к. элементарные процессы, определяющие движение тех и других, различны. Для электронов существенно, что вследствие малости их массы они при упругих столкновениях теряют лишь незначительную часть энергии. Поэтому даже в слабых полях появление у них направленного движения (накладывающегося на тепловое - хаотическое) приводит к тому, что их средняя энергия намного превышает энергию тяжелых нейтральных и молекул. Теоретически П. и. и э. впервые проанализировал в 1903 П. Ланжевен. Впоследствии были развиты более строгие и сложные теории, описывающие зависимость u от Е. Первым измерил mэл английский физик Дж. Таунсенд, изучая диффузию пучка электронов, движущихся в электрическом поле, и смещение этого пучка в поле. Наиболее точные данные о зависимости u от Е приведены на рис. 1. Приближенные значения mэл получают при измерении концентрации и подвижности электронов (а также Е) в положительном столбе электрического разряда в газе.
Подвижность ионов, движущихся в постороннем газе, удовлетворительно описывается теорией Ланжевена, согласно которой в одном и том же газе она зависит только от массы иона (рис. 2). Основной процесс, определяющий m ионов в их собственном газе, - перезарядка ионов. Пройдя длину свободного пробега перезарядки, ион обменивается зарядом с нейтральной частицей, а вновь возникший ион "стартует" с начальной скоростью, близкой к тепловой (т. н. "эстафетный" механизм движения ионов). В сильных полях при этом u " (Е/р)1/2, где р - давление газа, приведенное к 0°. Развитие этой теории позволило учесть и собственное тепловое движение нейтральных (молекул). В предельно слабых полях теория предсказывает, а эксперимент подтверждает линейную зависимость u ионов от Е.
П. и. и э. связана с коэффициентом диффузии D формулой Эйнштейна: D/m = kT/e, где Т - абсолютная температура заряженных частиц в предположении, что они подчиняются Максвелла распределению (в смеси разных заряженных и нейтральных частиц их средние энергии и, следовательно, температуры могут быть различны - свойство "неизотермичности" такой смеси); k - Больцмана постоянная; е - заряд электрона.
2) Подвижность ионов в растворах = Fu, где - Фарадея число, u - скорость иона в см/сек при напряженности электрического поля в 1 в/см. Величина зависит от природы иона, а также от температуры, диэлектрической проницаемости, вязкости и концентрации раствора.
Л. А. Сена.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
