термодинамические и переносные свойства паров цезия в

XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ПЕРЕНОСНЫЕ СВОЙСТВА ПАРОВ ЦЕЗИЯ В
ОКРЕСТНОСТИ БИНОДАЛИ
А.Л. Хомкин, А.С. Шумихин
Объединённый институт высоких температур РАН, Москва, Россия, [email protected]
В данной работе построена кластерная химическая модель паров цезия с поштучным
учётом нейтральных, положительно и отрицательно заряженных кластеров, с
использованием литературных данных об их свойствах [1, 2]. Максимальное число атомов в
кластерах равно 6. С помощью разработанной идеально-газовой кластерной модели
рассчитан состав паров цезия на линии насыщения. Показано, что на линии насыщения пары
цезия в основном состоят из атомов и молекул, имеется небольшое (до 5 % вблизи
критической точки) количество трёхатомных комплексов. Количество многоатомных (n > 3)
кластеров пренебрежимо мало, что независимо показано в последних работах Семёнова А.М.
Зарядовая компонента паров ионная и состоит преимущественно из ионов Cs2–, Cs+. Но
количество заряженных комплексов цезия на несколько порядков меньше, чем атомов.
Проведя анализ состава паров цезия, в дальнейшем мы ограничились 9-ю компонентами (Cs,
Cs2, Cs3, Cs-, Cs2-, Cs+, Cs2+, Cs3+, e.) и учли взаимодействие между частицами. Для учёта
взаимодействия ион-атом использовалось модифицированное приближение Ликальтера [3].
Взаимодействие электрон-атом рассчитано с использованием приближения Вигнера [4]. Для
учёта взаимодействия нейтрал-нейтрал использован потенциал Леннард-Джонса 12-6 с
применением формулы Хилла. Построена зависимость давления от температуры на кривой
насыщения цезия в сравнении с экспериментальными данными [5]. Показано, что при учёте
взаимодействия между нейтральными частицами наша модель демонстрирует хорошее
согласие с экспериментом. Взаимодействие заряд-нейтрал не оказывает сильного влияния на
ход кривой. Кластеры также не дают значительного вклада в давление паров цезия на линии
насыщения. С помощью полученного состава нами также выполнен расчёт проводимости
плазмы паров цезия на различных изобарах от 0,01 до нескольких атм. и проведено
сравнение с различными экспериментальными данными [6, 7]. При расчете проводимости
использовалась интерполяционная формула Фроста. Для столкновений электронов с ионами
использовалось Резерфордовское сечение рассечения. Для учёта электронных столкновений
с атомами и молекулами в литературе существует множество приближений. Мы
проанализировали различные способы расчёта сечения рассеяния электрона на нейтральных
частицах. В итоге было использовано квазиклассическое сечение рассеяния в приближении
Вигнера [4]. Показано хорошее согласие наших расчётов с экспериментальными данными.
Также наши расчёты согласуются с теоретическими расчётами [8].
Литература
[1].
[2].
[3].
[4].
[5].
[6].
[7].
[8].
Ali (Basu) M. et al. J. Chem.Phys. 2006, Vol. 124, 024325.
Krauss M. and Stevens W.J. J. Chem. Phys. 1990, Vol. 93 (6), p. 4236.
Ликальтер А.А. ЖЭТФ, 1969, Т. 56, с. 240.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. Изд-во
Наука, Москва, 1974. 752 с.
Handbook of thermodynamic and transport properties of alkali metals. Edited by Roland W.
Ohse. IUPAC, 1985. P. 987.
Ермохин Н.В., Ковалёв Б.М., Кулик П.П., Рябый В.А. ТВТ, 1971, Т. 71, № 4, с. 665.
Roeling D. Adv. Energy Conversion, 1963, V. 3, № 1, p. 69.
Гоголева В.В., Зицерман В.Ю., Полищук А.Я., Якубов И.Т. ТВТ, 1984, Т. 22, № 2,
с. 208.
1