Химическая модель трехкомпонентной пылевой плазмы
Ключевые слова:
пылевая плазма, самосогласованная химическая модель, свободная энергияАннотация
В работе развивается химическая модель трехкомпонентной пылевой плазмы, состоящей из электронов, протонов и пылевых частиц. Концентрация протонов считается фиксированной, а поглощение электронов пылинками рассматривается как связанные состояния, определяемые работой выхода электронов. Получено выражение для свободной энергии системы, которая включает в себя идеальную и неидеальную части. Вклад взаимодействий между частицами рассматривается в рамках обобщенного интегро-дифференциального уравнения Больцмана - Пуассона, полученного из цепочки уравнений Боголюбова для равновесных функций распределения в приближении парных корреляций. Данное уравнение легко решается и трансформируется в систему алгебраических уравнений при переходе в Фурье-пространство и использования свойств дельта функции. Для проведения численных расчетов были выбраны потенциал Кулона в качестве взаимодействия электронов и протонов между собой в отсутствии плазменной среды, и идентичный потенциал с поправкой на конечность размеров для взаимодействия пылевых частиц. Численный расчет показывает, что свободная энергия трехкомпонентной пылевой плазмы является функцией единственного параметра и имеет ярко выраженный минимум, что может быть использовано для определения электрического заряда пылинок, находящихся в буферной плазме.
