2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Расчёт констант скорости реакции для плазменных процессов
Сообщение21.02.2019, 23:50 


21/02/19
108
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Расчёт констант скорости реакции для плазменных процессов
Сообщение22.02.2019, 11:54 


29/01/09
428
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Расчёт констант скорости реакции для плазменных процессов
Сообщение22.02.2019, 14:07 


21/02/19
108
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Расчёт констант скорости реакции для плазменных процессов
Сообщение22.02.2019, 15:39 


29/01/09
428
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
$$He^*+Ne=He+Ne$$

 Профиль  
                  
 
 Re: Расчёт констант скорости реакции для плазменных процессов
Сообщение22.02.2019, 16:14 


21/02/19
108
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Расчёт констант скорости реакции для плазменных процессов
Сообщение22.02.2019, 17:06 


29/01/09
428
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

 Профиль  
                  
 
 Расчет частоты взаимодействия газов
Сообщение03.05.2019, 16:23 


21/02/19
108
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Расчет частоты взаимодействия газов
Сообщение03.05.2019, 17:28 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
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?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 8 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group