Газдардың ионизациялануы және рекомбинациялануы. Газдардағы токтың табиғаты

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

6.1.Газдардың ионизациялануы және рекомбинациялануы. Газдардағы токтың табиғаты.
6.2.Газдағы разрядтың вольтамперлік сипаттамасы. Газдағы еріксіз разряд.

Қалыпты жағдайда газдар электрлік бейтарап молекулалар мен атомдардан тұрады, сондықтан электр тогын өткізе алмайды. Сондықтан газдар жақсы электр оқшаулағыштары болып табылады. Естеріңізге сала кетейін, айналамыздағы ауа жақсы және арзан диэлектрик болып табылады және оның оқшаулау қасиеттері әртүрлі жоғары вольтты құрылғыларда (электр желілері, қосалқы станциялар, электростатикалық генераторлар және т.б.) кеңінен қолданылады.

Біз тәжірибе жасаймыз: ток көзінің тізбегін бұзамыз, яғни. ондағы ауа саңылауын жасаңыз. Егер сіз осындай жыртылған тізбекке гальванометр қоссаңыз, онда ол электр тогының жоқтығын көрсетеді.

Поднесем қарай әуе аралығына жалын газ оттықтары. Жалында қарқынды химиялық процестер жүреді, олардың энергиясына байланысты жеке атомдар қозып, иондалуы мүмкін. Қыздырғыштың жалынында пайда болған иондар мен электрондар қозған аралыққа өтіп, оған қолданылатын потенциалдар айырмашылығының әсерінен электродтарға қарай жылжи бастайды; тізбекте ток пайда болады.

Ионизация процесі жоғары температураның немесе кейбір сәулелердің әсерінен газ молекулалары электрондарды жоғалтады және осылайша оң иондарға айналады.

Нәтижесінде электрондар бейтарап молекулаларға немесе атомдарға қосылып, оларды теріс иондарға айналдыратын атомдар мен молекулалардан босатылады. Иондар мен бос электрондар газды электр өткізгіш етеді.

Газдың ионизациясы қысқа толқындық сәулеленудің - ультракүлгін, рентген және гамма сәулелерінің, сондай-ақ альфа, бета және ғарыштық сәулелердің әсерінен пайда болуы мүмкін.

Қалыпты жағдайда газдар, мысалы ауа, электр өткізгіштікке ие, бірақ өте маңызды емес екендігі анықталды. Бұл өткізгіштік жер бетіндегі радиоактивті заттардың сәулеленуінен, сондай-ақ әлемдік тереңдіктен келетін ғарыштық сәулелерден туындайды. Алайда ауадағы иондардың тепе-теңдік концентрациясы текше сантиметрдегі бірнеше ондаған жұп ионнан аспайды. Ауа электр тогын айтарлықтай жүргізе бастауы үшін оны қарқынды ионизаторларға ұшырату керек.

Сонымен, газ молекулаларының иондалуы кезінде сыртқы көздің әсерінен молекуладан бір электрон шығады және E + заряды бар оң молекулалық ион қалады, яғни жұп - оң ион мен электрон түзіледі. Шығарылған электрон, әдетте, кез-келген басқа молекулаға қосылып, e - заряды бар теріс молекулалық ион түзеді, қайтадан жұп - оң және теріс иондар пайда болады. Иондардың екі түрі де моновалентті (), N концентрациясы бірдей, бірақ біршама әртүрлі қозғалғыштық және сыртқы электр өрісінің әсерінен бұл иондар қозғала бастайды және электр тогы пайда болады.

Газды иондау процесінде пайда болатын электр тогы - газдардағы ток - иондар мен бос электрондардың қарама-қарсы ағыны.

"Ионизация" терминімен қатар газдағы заряд тасымалдаушыларының қалыптасу процесін сипаттайтын "генерация" термині жиі қолданылады.

Ионизация процесімен бір мезгілде кері рекомбинация процесі жүреді (басқаша - молизация).

Рекомбинация дегеніміз-әр түрлі иондар кездескенде немесе ион мен электронның бейтарап молекулаға (атомға) қайта қосылуында бейтараптандыру.

Газда ионизация пайда болатын факторларды сыртқы ионизаторлар деп атайды, ал нәтижесінде пайда болатын өткізгіштік тәуелсіз өткізгіштік деп аталады.

Сыртқы ионизатордың берілген қуаты кезінде газ көлемінде тепе-теңдік жағдайы белгіленеді, онда көлем бірлігінде бір секундта ионизатордың әсерінен пайда болатын иондар жұптарының саны рекомбинацияланған иондар жұптарының санына тең болады. Бұл жағдайда иондану жылдамдығы рекомбинация жылдамдығына тең:
. (8.1.1)
Осылайша, иондалған газ ток өткізуге қабілетті. Электр тогының газ арқылы өту құбылысы газ разряды деп аталады. Газ разрядтарын екі түрге бөлуге болады: тәуелсіз және тәуелсіз.
Газдардағы электр тогының табиғаты. Өткіземіз тәжірибесі және убедимся электр өткізгіштігі газ (ауа) өзгере алады. Әр түрлі зарядтармен зарядталған және бір-бірінен белгілі бір қашықтықта орналасқан екі металл диск электрометрмен қосылады (сурет. 204). Көрсеткі электрометра бұл ретте отклонится біршама бұрышы. Электрометр зарядсызданбайды, демек, дискілер арасындағы потенциалдар шамалы болса, ауа электр тогын өткізбейді.
Дискілердің арасындағы ауа саңылауын жалынмен (спирттер, шамдар) қыздыру арқылы тәжірибені қайталаймыз. Электрометр шығарылады, яғни электр тогы ауа арқылы өтеді

Қорытынды айқын: дискілер арасындағы ауа саңылауында электр зарядының бос тасымалдаушылары пайда болды.

Егер сіз жалынды алып тастасаңыз, онда электр тогы жоғалады, яғни дискілер арасындағы ауа қайтадан диэлектрикке айналады.

Қарастырылған тәжірибенің нәтижелерін түсіндірейік. Газды жалынмен қыздыру бос электрондар мен оң зарядталған иондардың пайда болуына, яғни газдың иондалуына әкеледі.

Электронды атомнан (молекуладан) ажырату үшін энергия қажет, оның минималды мәні атомның (молекуланың) иондану энергиясы деп аталады. Ионизациямен қатар электрондар бейтарап атомдарға (молекулаларға) бөлінген кезде пайда болған газдың қосылуы мүмкін. Бұл теріс зарядталған иондардың пайда болуына әкеледі.

Газдағы электр өрісінің әсерінен оң зарядталған иондардың теріс электродқа (катодқа) бағытталған қозғалысы және электрондар мен теріс зарядталған иондардың оң электродқа (анодқа) бағытталған қозғалысы пайда болады. Иондалған газда электр тогы пайда болады, оны газ разряды деп атайды.

Осылайша, иондалған газдардағы электр зарядының тасымалдаушылары оң және теріс зарядталған иондар мен бос электрондар болып табылады, ал газдардың өткізгіштігі иондық Электрон болып табылады.

Егер сыртқы әсер жойылса (бұл жағдайда жалынмен қыздыру), газдағы электр тогы тоқтайды. Бұл оң зарядталған ионның электронмен соқтығысуымен олар бейтарап газ атомын (молекуласын) құрайтындығына байланысты. Қарама -- қарсы белгілердің иондары соқтығысу кезінде бейтарап атомдарға (молекулаларға) айналады-рекомбинация. Рекомбинация кезінде иондануға жұмсалған энергияға тең энергия босатылады.

Осылайша, газда электр зарядының бос тасымалдаушылары пайда болуы үшін оның атомдары (молекулалары) иондалуы керек. Мұны газды жоғары температураға дейін қыздыру, ультракүлгін, рентген, радиоактивті сәулеленудің және т. б. әсер ету арқылы жүзеге асыруға болады.

Ионизация нәтижесінде пайда болатын сыртқы әсерлер ионизаторлар деп аталады. Ионизатордың әсерінен газдың иондалуы нәтижесінде пайда болатын Разряд тәуелсіз деп аталады.

Жоғары деңгейдегі Материал

Газ разрядының Вольт-амперлік сипаттамасы. Газдағы разрядты зерттеу үшін екі электродты шыны түтікті пайдалану ыңғайлы. Газдағы ток күшінің түтік электродтарына қолданылатын кернеуге -- газ разрядының ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.