2.2.6. Упругие и неупругие соударения

Электрическое поле дуги напряженностью Е сообщает за 1 с энергию jE электронам и ионам в 1³ м столба. Электроны воспри­нимают наибольшую часть этой энергии и в результате соударе­ний передают ее атомам и ионам. Возможны два вида соударе­ний - упругие и неупругие:

(2.25)

Электрон, который близко подходит к атому, отталкивается электронным облаком атома и нарушает, в свою очередь, распо­ложение облака. Окончательный результат зависит от скорости электрона (его энергии и направления движения). Медленный электрон легко отражается, а электронное облако атома претерпе­вает лишь незначительное возмущение; это так называемое упру­гое соударение. С позиций классической физики его можно пред­ставить как столкновение двух идеально упругих шаров, обмени­вающихся кинетической энергией. Изменения потенциальной энергии атома здесь не происходит.

При неупругих соударениях частиц энергия передается в виде энергии диссоциации ε_д, возбуждения ε_в или ионизации ε_i, причем за одно столкновение может быть передана энергия порядка не­скольких электронвольт. При этом электрон нейтрального атома переходит с низкого энергетического уровня на более высокий, потенциальная энергия атома увеличивается и атом возбуждается либо ионизируется.

Энергия диссоциации ε_д молекул различных газов имеет сле­дующие значения:

Газ Н₂ 0₂ N₂ F₂ C0₂

ε_д,эВ 4,48 5,08 7,37 1,6 9,7

Запасенная в возбужденных атомах энергия уходит из них в виде излучения - столб дуги светится.