Последние изменения на 16:36 18 апреля 2016

Физика и химия плазмы и молекулярная физика

Физика и химия плазмы и молекулярная физика – научные направления, получившие развитие в Томском политехническом университете. Значительную роль в становлении физики плазмы сыграл выпускник Томского технологического института, крупнейший физик-теоретик, доктор технических наук, профессор Д.А. Франк-Каменецкий. Физика и химия плазмы и молекулярная физика – основные научные направления профессора ТПУ В.А. Власова.

Физика плазмы

Фи́зика пла́змы — раздел физики, изучающий свойства и поведение плазмы, в частности, в магнитных полях. Плазма рассматривается как неструктурированная квазинейтральная система из большого числа заряженных частиц с коллективной динамикой.

Для физики плотной плазмы справедливо утверждение, что её можно считать подразделом физики сплошных сред, так как при исследовании плотной плазмы речь идёт о макроскопическом поведении частично или полностью ионизованной сплошной среды. Однако разреженная плазма не всегда адекватно описывается методами механики сплошных сред.

Основные направления исследования:

  • устойчивость плазмы во внешних полях;
  • волны в плазме;
  • электрические, магнитные и оптические свойства плазмы;
  • диффузия, проводимость и другие кинетические явления в плазме;
  • динамика плазмы с вмороженным в неё магнитным полем (магнитогидродинамика);
  • физика космической плазмы (ионосфера, структура звёзд, плазма в межзвёздном и межгалактическом пространстве);
  • турбулентность в плазме;
  • динамические нелинейные структуры в плазме;
  • коллективные явления в плазме.

Основные применения:

  • удержание плазмы в магнитных ловушках (Токамак, Стелларатор); управляемый термоядерный синтез;
  • магнитогидродинамический генератор;
  • плазменный ракетный двигатель

Плазмохимия

Плазмохимия - раздел физической химии, изучает химические и физико-химические процессы в низкотемпературной плазме.

Низкотемпературной принято считать плазму с температурой 103—105 °C и степенью ионизации 10−6—10−1, получаемую в электродуговых, высокочастотных и СВЧ газовых разрядах, в ударных трубах, установках адиабатического сжатия и другими способами. В плазмохимии важно разделение низкотемпературной плазмы на квазиравновесную, которая существует при давлениях порядка атмосферного и выше, и неравновесную, которая получается при давлениях менее 30 кПа и в которой температура свободных электронов значительно превышает температуру молекул и ионов. Это разделение связано с тем, что кинетические закономерности квазиравновесных процессов определяются только высокой температурой взаимодействующих частиц, тогда как специфика неравновесных процессов обусловлена большим вкладом химических реакций, инициируемых «горячими» электронами.

Примером плазмохимической технологии служат: синтез ацетилена из природного газа (электродуговая печь, 1600 °C): 2CH4 → С2Н2 + 3H2.

Молекулярная физика

Молекулярная физика — раздел физики, который изучает физические свойства тел на основе рассмотрения их молекулярного строения. Задачи молекулярной физики решаются методами статистической механики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела.

Круг вопросов, охватываемых молекулярной физикой, очень широк. В ней рассматриваются: строение вещества и его изменение под влиянием внешних факторов (давления, температуры, электромагнитного поля), явления переноса (диффузия, теплопроводность, вязкость), фазовое равновесие и процессы фазовых переходов (кристаллизация, плавление, испарение, конденсация), критическое состояние вещества, поверхностные явления на границах раздела фаз.

В.А. Власов

Направление научной работы профессора В.А. Власова связано с физикой и химией плазмы и молекулярной физикой.

Основные результаты научной работы получены в области экспериментального и теоретического исследования процессов взаимодействия высокочастотной плазмы с теплозащитными материалами, пиротехническими составами и их компонентами, используемыми в ракетно–космической технике. Разработаны методики и экспериментальные установки для диагностики многокомпонентной плазмы масс – спектрометрическими, спектральными и лазерными методами. Впервые в России разработан и внедрен (ФГУП ПО "Электрохимический завод", г. Зеленогорск) компьютерный тренажер для оперативного персонала производств по разделению изотопов для предприятий Росатома.

Литература

Гагарин А.В., Ушаков В.Я. Профессора Томского политехнического университета. Биографический сборник. Томск, НТЛ, 1998. – 292 с.

Ссылки

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D1%8B

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0