Что внутри электрической лампочки?

imaex> У аргона энергия ионизации выше, чем у азота.
Тут должно быть критично то, что сначала какая-то большая энергия должна пойти на разрыв молекулы азота. Ковалентная прочнейшая тройная связь.

imaex>> У аргона энергия ионизации выше, чем у азота.
Татарин> Тут должно быть критично то, что сначала какая-то большая энергия должна пойти на разрыв молекулы азота. Ковалентная прочнейшая тройная связь.

Мнэээ... ЗАЧЕМ?!
Молекулярный ион кто-то запретил?
(а первая энергия ионизации азота при низких невысоких температурах - это явно молекулярный ион)

Fakir>> Азот подмешивают именно для гашения дуги.
imaex> А на какие характеристики азота п в сравнении с аргоном нужно обратить внимание?

Вопрос хороший, но едва ли на него есть простой и понятный ответ.
Наверное, самым простым будет что-нибудь вроде "такие у них кривые Пашена" Но понятности тут немного, хотя если картинки показать, будет вроде и наглядно. Но иди пойми или хотя бы объясни, почему они именно такие!

Чуть - чуть! - более качественно понятным объяснением было бы что-то вроде "такие уж сечения у них" - сечения ионизации, сечения рассеяния, сечения прилипания электрона и пр. Совокупность.
А уж почему сечения именно такие - начинаются дебри теории т.н. элементарных процессов. Какие там энергетические структуры каждого атома и т.п. Дебри полные. Не, там многое умеют, но очень сложно, для каждого частного случая и в основном численные машинные расчёты.

Та же энергия ионизации впрямую даже не фигурирует почитай нигде. Она влияет, конечно - в конце концов, она следствие той самой структуры энергетических уровней молекулы - но не линейно и не в одиночку, поэтому о пробое только по ней судить невозможно. И поэтому в явном виде она и не входит.

При расчётах пробоя НЯП более оперируют "коэффициентом ионизации" (чисто экспериментальная величина), и куча всего прочего - коэффициенты прилипания электронов и т.п. Хуже того: параметры развития газового разряда - пробойное напряжение и всё такое - зависят не только от параметров газа, но и от материала электродов (катода в первую очередь).

Ионизационный коэффициент измеряется экспериментально, есть кривые зависимости от давления. И вот он у азота существенно ниже, чем у аргона.
Есть некоторые формулы, подгонометрические, с кучей коэффициентов, но, как ни удивительно, энергия ионизации там вообще не фигурирует. Ну то есть что особо удивительного, раз подгонометрические.

На круг всё более или менее соединяется в этих самых опытных кривых. Если не вдаваться в тёмные глубины процессов - для практических целей кривые следует принять как нечто базовое, от чего дальше и плясать. Как-то так, грубо говоря.

Fakir> Молекулярный ион кто-то запретил?
Fakir> (а первая энергия ионизации азота при низких невысоких температурах - это явно молекулярный ион)
Ну ведь распределение по энергиям же. Если на хвостик распределения справа навален такой мощный барьер развала молекулы, который пожрёт огромное количество энергии, то и равновесное количество молекулярных ионов будет меньше.

Татарин> Ну ведь распределение по энергиям же. Если на хвостик распределения справа навален такой мощный барьер развала молекулы, который пожрёт огромное количество энергии, то и равновесное количество молекулярных ионов будет меньше.

Не понимаю.
Мне кажется, ты говоришь что-то очень странное. Ну, есть развал молекулы, да. Так ведь энергия диссоциации БОЛЬШЕ первого потенциала ионизации молекулы . Правее на хвосте. Как у тебя то, что навешано на хвост максвелла справа вдали, повлияет на то, что сидит 1) ближе 2) возбуждается вообще не тепловым движением, а в контексте разогнанными полем электронами?
Ну это же всё равно что сказать, что больший потенциал ВТОРОЙ ионизации (для простоты у инертного атома) должен увеличивать потенциал первой ионизации. Ведь какая разница - вторая ионизация или диссоциация, с принципиальной точки зрения?


Упд. Кажется, проврался. Спутал потенциал ионизации молекулы с потенциалом ионизации атома (и некоторые источники тоже путают).

Fakir> Мне кажется, ты говоришь что-то очень странное. Ну, есть развал молекулы, да. Так ведь энергия диссоциации БОЛЬШЕ первого потенциала ионизации молекулы . Правее на хвосте. Как у тебя то, что навешано на хвост максвелла справа вдали, повлияет на то, что сидит 1) ближе 2) возбуждается вообще не тепловым движением, а в контексте разогнанными полем электронами?
Эээ... а про что мы говорим? Про развитие разряда или гашение дуги?

Если про работу и гашение дуги, то там тепловые процессы как раз критичны. Если есть какой-то энергопотребляющий процесс на некоторой отметке, то он будет отъедать энергию от "хвоста" за этой отметкой, тепловая энергия перераспределяться, снова терять "хвост" и т.п., пока не кончится процесс, энергия будет уходить в него. На то же количество вложенной в газ энергии в одноатомном будет больше ионов, потому что он нагреется больше (ну, начиная с того количества энергии, при котором развал молекулы становится значимым). Считай это фактором теплоёмкости таким.

Плазма у нас пусть и равновесная, но всё же холодная, не полностью всё ионизировано, и ионизация сидит далеко от горба распределения. Так что распад двухатомных молекул напрямую влияет на долю ионов. Хоть бы и молекулярных.

Fakir> Ну это же всё равно что сказать, что больший потенциал ВТОРОЙ ионизации (для простоты у инертного атома) должен увеличивать потенциал первой ионизации. Ведь какая разница - вторая ионизация или диссоциация, с принципиальной точки зрения?
Ну так в контексте-то разница есть.
Вторая ионизация будет у любого газа старше водорода по-любому, вот хошь-не хошь. А процесс развала молекулы у азота есть, а у аргона нету.

Татарин> Эээ... а про что мы говорим? Про развитие разряда или гашение дуги?

Так погасить дугу = не дать развиться разряду.

Татарин> Если про работу и гашение дуги, то там тепловые процессы как раз критичны.

Это уже зажегшейся. Тут же важно, чтобы вообще не зажглась.

А если уж разряд горит... ну то другое, с теплопроводностями и прочей развлекухой. Развитие и стационарное горение - различаются ощутимо.

Татарин> Если есть какой-то энергопотребляющий процесс на некоторой отметке, то он будет отъедать энергию от "хвоста" за этой отметкой, тепловая энергия перераспределяться, снова терять "хвост" и т.п., пока не кончится процесс, энергия будет уходить в него. На то же количество вложенной в газ энергии в одноатомном будет больше ионов, потому что он нагреется больше (ну, начиная с того количества энергии, при котором развал молекулы становится значимым). Считай это фактором теплоёмкости таким.

Ну не так это всё, насколько мне склерозу хватает. Во-первых, потому, что плазма разряда всегда очень существенно неравновесна, вот предельно.

Татарин> Плазма у нас пусть и равновесная, но всё же холодная,

Никоим образом не равновесная, никогда для разряда.

Татарин> Так что распад двухатомных молекул напрямую влияет на долю ионов. Хоть бы и молекулярных.

По-моему, ты меня не слышишь.
Молекулярный ион возникает ДО диссоциации. N₂⁺

Упд.: вернее, правильно было бы сказать - независимо и параллельно от неё.

Татарин>> Плазма у нас пусть и равновесная, но всё же холодная,
Fakir> Никоим образом не равновесная, никогда для разряда.
Ну так и тем более. У тебя идёт теплопередача (что важно для расширения канала) от горячего (очень горячего) канала вокруг. И тут на пути поднятия температуры и распространения тепла встаёт процесс жрущий много энергии.
Как только хвост значимо заползает за эту отсечку, энергия начинает уходить на бесполезный развал молекул. МНОГО её уходить начинает.

Fakir> Молекулярный ион возникает ДО диссоциации. N₂^-
Про минус - не понял. КМК, отрицательно заряженая молекула азота - это, всё же, экзотика.

Татарин> Ну так и тем более. У тебя идёт теплопередача (что важно для расширения канала) от горячего (очень горячего) канала вокруг. И тут на пути поднятия температуры и распространения тепла встаёт процесс жрущий много энергии.

НЯП, для зажигания дуги это всё еще неважно или как минимум маловажно. Плевать на ту теплопередачу, для кривых Пашена ЕМНИС обычно и температуру-то не подчёркивают.
Главную роль играет (см. выше) кривая Пашена, а для неё - коэффициенты ионизации (эмпирические). Они по идее должны быть связаны с потенциалом первой ионизации, но явно зависят не только от него и каким-то сложным образом - по-любому сечения ионизации есть функция энергии электрона, даже если она превышает порог ионизации, порой даже немонотонная (лабу по аномальной прозрачности все помним), а для возбуждённых атомов сечения опять другие. Я не знаю, есть ли такие теории, полностью всё обсчитывающие ab initio. Непосредственно физике газового разряда это кажется даже и пофиг (есть таблицы, есть графики, ну и ок), а элементарные процессы слабо знаю.

Татарин> Про минус - не понял. КМК, отрицательно заряженая молекула азота - это, всё же, экзотика.

Тьфу блин. Опечатка, конечно. Плюс, однократно ионизовання молекула.
Хотя и отрицательные встречаются.

Fakir> Молекулярный ион возникает ДО диссоциации. N₂^-


Упс., проврался: вернее, правильно было бы сказать - независимо и параллельно от неё.

А если судить чисто по энергии - т.е. если только температурные эффекты изучать, а не ударные - то молекулярный ион возникает ПОСЛЕ диссоциации. Вроде бы. Если доступные данные не врут. Даром что по-моему это как-то контринтуитивно, и не факт что для всех двухатомных верно - но по крайней мере для азота и кислорода вроде так.

Ну и конечно при ударных, а не температурных процессах не особо корректно говорить "до" или "после" - они вполне себе идут параллельно.


А вообще интересно получается. Вроде как энергия ионизации молекулы азота чуть-чуть, но меньше, чем у атома аргона. 15,58 эВ против 15,76 эВ (потенциал первой ионизации атома N еще меньше, около 14, но так то атома, его еще получить надо). А энергия диссоциации, если я ничего не напутал, и если в источниках нет косяка - 9,76 эВ. Впрочем, там как-то так оно даётся, что толком не поймёшь - это диссоциация молекулы или молекулярного иона N₂^-!

Но если принять, что цифры верные, то атомарный ион азота выходит "дороже" аргона: 14 ионизации + 1/2 * 10 диссоциации.

Некоторые источники, правда, приводят и энергию, необходимую для ударного получения атомарного (не молекулярного) иона азота из нейтральной молекулы - 14,53 эВ. Но это как-то подозрительно совпадает с потенциалом первой ионизации.


Впрочем, даже если в цифирках ошибки нету, это лишь правдоподобное объяснение, но не более того - для ударных процессов без сечений мало что значит.