расчёт электронных транспортных коэффициентов в плазме

XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.
РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ В ПЛАЗМЕ
БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Е.М. Апфельбаум
Объединённый Институт Высоких Температур РАН, Москва, Россия,
e-mail: apfel_e@mail.ru
Электронные
транспортные
коэффициенты
металлов
(электропроводность,
теплопроводность и термоэдс) играют важную роль в фундаментальных и прикладных
задачах. Это относится и к области плазмы, т. е .при Т> 5-10 kK и плотностях, меньше
нормальной. Поэтому в последние два десятилетия появились новые измерения и расчёты
для различных металлов в этой области (см. ссылки в [1]). Однако среди благородных
металлов (Cu, Ag, Au) только плазма меди получила достаточное внимание. Для золота
опубликовано несколько эксперименальных точек и проведены соответствующие расчёты в
работах [2, 3]. Для серебра же при этих температурах нет никаких опубликованных данных,
как по измерениям, так и по расчётам, за исключением [4]. Поэтому представляется
интересным применить известные методы расчёта транспортных коэффициентов к золоту и
серебру.
При умеренных плотностях плазму различных веществ можно рассматривать в рамках
«химической» (или обощённой химической) модели. Т. е. предполагается, что вещество
состоит из смеси электронов, положительных ионов и атомов. Концентрации этих частиц
определяются через минимизацию свободной энергии такой смеси. Такой подход ранее
неоднократно применялся для самых разных веществ [5]. Далее транспортные
коэффициенты при известных концентрациях (составе среды) могут быть вычислены
различными методами [5]. В данной работе использовалось простейшее приближение
времени релаксации. Последнее, помимо состава требует знания транспортных сечений. Для
столкновений электронов с атомами до недавнего времени эти сечения были померены лишь
для газов. Для металлов же приходилось использовать результаты расчётов на модельных
поляризационных потенциалов. Однако, в последние два года для ряда атомов
соответствующие фазовые сдвиги были измерены для ряда металлов [6]. Вместе с этими
измерениями была построена и согласованная модель взаимодействия, которая позволила
получить существенно более точные сечения, чем использовались до сих пор [6]. Именно
они и были использованы в настоящей работе. Рассчитанные таким образом транспортные
коэффициенты золота и меди сравнивались с имеющимися данными из [2, 3]. Последние
представлены на изохорах при плотностях в 10 раз меньше нормальной. Наши результаты
находятся в хорошем согласии с этими данными.
Литература
[1].
[2].
[3].
[4].
[5].
DaSilva A. W., Vunni G. B., Phys. Rev. E, (2011) V. 83, 037402.
Dharma-wardana M. W. C.. Phys. Rev. E, (2006) V. 73, 036401.
Renaudin P., Recoules V., Noiret P., Clerouin J., Phys. Rev. E, (2006) V. 73, 056403.
Apfelbaum E. M., Contributions to Plasma Physics, (2012) to be published.
Эбелинг В. и др., Теплофизические свойства плотной горячей плазмы. – М.-Ижевск:
НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2007.
[6]. Ремета Е. Ю., Келемен В. И. ЖТФ, (2010) V. 80 (12), 18.
1