Расчёт констант скорости реакции для плазменных процессов

[optimden]

Здравствуйте. Возникла необходимость рассчитать константу скорости нескольких реакций. К своему стыду понял, что не знаю, как это сделать. Поиск в яндексе не помог.
Сами реакции:
1) He*+Ne=>Ne*+He - передача возбуждения
2) He*+He=>He+He - деактивация
3) Ne*+Ne=>Ne+Ne -деактивация
4) He*+He*=>e+He+He+
5) Ne*+Ne*=>e+Ne+Ne+

Все реакции протекают в плазме, состоящей соответственно из гелия и неона. В моем понимании скорость этих реакций не должна зависеть от концентрации реагирующих частиц. Тем не менее программа для дальнейших расчётов (Comsol Multyphisycs) требует размерность константы реакции $m^3/(mol s)$, как если бы реакция была первого порядка.
Подскажите, пожалуйста, как быть в такой ситуации.

[pppppppo_98]

чото как -то непонятно вы пишите

реакции второго порядка ... закон действующих масс $\frac{dN}{dt}=k \times n_1\times n_2$, где $N$ -безразмерная величина - количество элементарных актов взаимодействия, ну или размерности $[mol]$ (что одинаково), $n_1,n_2$- концентрации действующих веществ с размерностью либо $[m^{-3}]$, либо $[mol\times m^{-3}]$. Откуда вычисляется размерность $k$...В принципе эта реакция второго порядка может оказаться и реакцией первого порядка, если скажем $n1\gg n2$, то есть некая примесь взаимодействует с основным преобладающим веществом (скажем метан в атмосфере разлагается в воздухе). насколько сильно у вас отлтчаются концентрации неона и гелия? это во первых а во вторых для возбужденных состояние если температура невысока, то как раз и будет иметь указанный мною случай для взаимодействия с основными состояниями, а взаимодействиями между возбужденными вообще можно пренебречь... Еще раз повторючь при не высокой температуре. Да кстати а куда у вас делись излучательные релаксации возбужденнных состояний ... Это речь идет о гелий-неоновом лазере?

[optimden]

Спасибо за ответ!
Концентрация гелия в десять раз больше концентрации неона,т.е. 10:1. Температура - 300 К. Речь действительно о гелий-неоновом лазере. До излучательных релаксаций еще не дошел, поскольку не разобрался с определением константы скорости реакции для вышеупомянутых взаимодействий.
Насколько понимаю, для расчета константы скорости реакции в случае реакций дезактивации, передачи возбуждения, а также перезарядки, необходимо знать концентрации возбужденных атомов. В формуле для нахождения концентрации атомов, находящихся на соответствующем энергетическом уровне, фигурирует константа скорости заселения m-го (возбужденного уровня) из основного состояния. Для её расчёта необходимо знать сечение возбуждения. В литературе не нашёл теоретических формул для его расчёта. Не знаете, по какой формуле можно найти сечение возбуждения?

[pppppppo_98]

optimden в сообщении #1377700 писал(а):

До излучательных релаксаций еще не дошел, поскольку не разобрался с определением константы скорости реакции для вышеупомянутых взаимодействий.

Все сказанное ниже ИМХО...

Думаю что уровень накачки не так велик посему $[n_{He^*}], [n_{Ne^*}]\ll [n_{Ne}]\ll [n_{He}]$, поэтому с хорошей точностью считать , что прямые реакции 1,2,3 первого порядка (хотя константа реакции будет иметь пропорциональную зависимость от $ [n_{Ne}]$ и/или $ [n_{He}]$ ).Обратные реакция уравнения 2,3 вообще нулевого порядка - постоянная скорость возбуждения в неупругих соударениях в столкновениях

optimden в сообщении #1377700 писал(а):

В литературе не нашёл теоретических формул для его расчёта. Не знаете, по какой формуле можно найти сечение возбуждения?

Опять таки имхо....Возбуждение связано с излучением, значит выводить с применением формул эйнштейна, из теоретических построений дипольного излучения (все это есть в ландавшице нумер 4) и/или экспериментальных данных по интенсивности флюорисценций линий гелия или неона. А вот по возбуждению гелия электронным ударом мыслей чото нет

ЗЫ

А почему кстати в качестве дезактивационных(неупругого рассеяния) процессов не рассматриваются более частые столкновения? Там сечение низкое?

$$He+Ne^*=He+Ne$$

и

$$He^*+Ne=He+Ne$$

[optimden]

Спасибо за совет, попробую посмотреть в Ландау-Лившице. Изначально ориентировался на поиск уже имеющихся экспериментальных данных, поэтому как-то в голову не приходило попробовать вывести формулу.

-- 22.02.2019, 16:48 --

Хм, насчет сечений взаимодействия данных нет. Просто изучал модуль Плазма в Comsol на примере положительного столба в аргоне, поэтому для гелий-неоновой плазмы сперва тупо написал реакции, аналогичные происходящим в аргоне.
А разве из-за более высокой концентрации соударения гелия с гелием не более вероятны, чем того же гелия с неоном?

[pppppppo_98]

optimden в сообщении #1377720 писал(а):

разве из-за более высокой концентрации соударения гелия с гелием не более вероятны, чем того же гелия с неоном?

ну концентрации это только часть марлезонского балета кинетики... надо еще и сечения смотреть (то есть механизмы передачи энергии, момента импульса) --там ведь вполне реальны подводные камни в виде правил запрета на определенные переходы, из-за чего и возникают метастабильные состояния

-- Пт фев 22, 2019 18:08:56 --

Вообще думаю, что гелий неоновый лазер настолько изученная система что покопавшись по статьям и нашим и зарубежным можно найти любые данные

[optimden]

Здравствуйте. Помогите, пожалуйста, с расчётом константы скорости реакции для следующей реакции:
$\text{Hes}+\text{Ne} \Rightarrow \text{Nes}+\text{He}$
где $\text{Hes}$ и $\text{Nes}$ - возбужденные атомы гелия и неона соответственно
Знаю, что рассчитывается через закон действующих масс:
$\frac{dN}{dt}=k\cdot n_1$
Речь идёт о гелий-неоновой плазме с соотношением гелия и неона $10:1$. Поэтому, насколько я знаю, концентрацией неона можно пренебречь.
$\frac{dN}{dt}$ - это частота актов взаимодействия $\text{Hes}$ и $\text{Ne}$. Именно здесь и возникает загвоздка, не знаю, как эту частоту посчитать. Предполагаю, что можно как-то через сечение взаимодействия, но желательно каким-то другим способом, поскольку данных по сечению взаимодействия для данной реакции не нашёл, а посчитать - тоже не очень-то и простая задача.
Подскажите, пожалуйста, как можно найти эту частоту.

[Pphantom]

Так у вас возбужденные атомы или плазма (или еще что-то)? И как вы собираетесь пренебрегать концентрацией одного из реагентов в законе действующих масс - ноль в степень возводить?