Юный техник 1984-07, страница 21

становится больше электронов и ионов — частиц, отвечающих за ее электропроводность. Но если давление становится вдвое больше, значит, и количество ионов и электронов в объеме тоже удваивается. И проводимость может вырасти всего лишь в два, а не в тысячу раз! Может быть, чем больше давление, тем чаще атомы ударяются друг о друга и это увеличивает степень ионизации? Проверка этой гипотезы дала отрицательный результат и... добавила физикам забот.

Вспомним закон Бойля — Мари отта. Произведение давления на объем, отнесенное к температуре вещества, есть величина постоянная. Как установили, этот закон, справедливый для газов, оказался неприменим к плазме. При увеличении температуры вдвое согласно закону вдвое должно вырасти и давление. А его рост отставал от роста температуры. И этому тоже предстояло найти объяснение.

Лишь через несколько лет работы стало ясно: в основе обеих загадок плазмы лежит одна и та же закономерность.

Одноименно заряженные частицы, как известно, отталкиваются друг от друга. И электрон в плазме отталкивает другие электроны. Скорость свободных электронов в плазме, как сказано, очень велика. И один-единственный электрон, пролетая мимо атома, может оттолкнуть, сдвинуть с места целое электронное облако, заставить его спрятаться за положительно заряженное ядро. И тут начинается главное: электрон и ядро как бы остаются один на один. Положительный заряд у ядра, отрицательный — у электрона; между частицами возникают силы притяжения. И легкий элект

рон начинает с ускорением приближаться к тяжелому, массивному ядру. Скорость его растет, растет и кинетическая энергия. Но ведь если растет величина кинетической, неминуемо

уменьшается потенциальная энергия — их сумма, как известно, постоянна. В этом-то и разгадка роста электропроводности.

Чтобы ионизировать атом, нужно сообщить ему такую порцию энергии, чтобы у электронов хватило сил преодолеть потенциальный барьер, мешающий им вырваться на свободу. А «высота» этого барьера — потенциальная энергия свободного электрона. Другими словами, чтобы электроны атома стали свободны, их энергия должна сравняться с энергией свободных электронов плазмы. При росте давления потенциальная энергия свободных электронов, как сказано, резко падает и разница в энергиях электронов становится так мала, что для преодоления потенциального барьера электронам атомов начинает хватать энергии теплового движения. Здесь же кроется и причина нарушения закона Бойля — Мариотта. Дело в том, что каждый свободный электрон одновременно вступает во взаимодействие сразу с несколькими атомами плазмы, он как бы склеивает их, связывает их движение. А ведь давление и есть проявление движения частиц вещества.

Так были сделаны новые шаги в приручении плазмы. Новый эффективный и дешевый способ управления ее электропроводностью теперь будет использован для реализации МГД-гене-раторов, плазменных двигателей и других устройств.

И. ЗВЕРЕВ, инженер

2*

19