2.3.3. Теплопроводность плазмы

Теплопроводность плазмы также обусловлена движением час­тиц. Главную роль в переносе теплоты от горячих участков плаз­мы к холодным играют электроны (благодаря их большей скоро­сти теплового движения). Если вдоль некоторого направления существует перепад температур, то электроны с большими энер­гиями идут в одну сторону, а с меньшими - в другую.

В результате появляется поток тепловой энергии q_T в сторону более холодных слоев плазмы, прямо пропорциональный относи­тельному перепаду температур, т. е. температурному градиенту:

(2.38)

Здесь λ - коэффициент теплопроводности, называемый далее для краткости теплопроводностью.

Для плазмы имеет место соотношение λ = λ _а+ λ _е, т. е. учиты­ваются атомный (λ _а) и электронный (λ _е)механизмы теплопере­дачи, причем

(2.39) (2.40)

Вцентре столба дуги из-за больших значенийΛ_е и v_e справед­ливо неравенство χ_е » χ_а, а на границах столба значение χ_е мало вследствие малости п_е.

Подставляя в уравнение (2.39)

k = 1,38∙10^-23 Дж∙К^-1 , выраже­ния для Λ (см. (2.16)) и скорости теплового движения

(2.41)

(А - атомная масса, а T- темпе­ратура газа, К), получаем

(2.42)

Для инертных газов Ar, Ne теплопроводность в интервале температур 7000... 12 000 К изменяется плавно, увеличиваясь с ростом температуры (рис. 2.15). Для легко ионизируемых щелоч­ных металлов (цезия и калия) коэффициент теплопроводности имеет характерный максимум, который, по-видимому, обусловлен механизмом ионизации.