Debyeva duljina
Debyeva duljina ili Debyev polumjer je doseg električnog polja nekog naboja u plazmi. U plazmi je broj elektrona i iona jednak, tako da je ona električki neutralna. Ako u nju unesemo točkasti pozitivni naboj, on će privlačiti okolne elektrone i odbijati pozitivne ione. Stvara se oblak naboja koji nazivamo Debyev oblak (prema nizozemskom fizičaru Peteru Debyeu). Uneseni naboj je elektrostatički zasjenjen i njegovo polje izvan oblaka isčezava.
![](http://up.wiki.x.io/wikipedia/commons/thumb/4/40/Plasma_jacobs_ladder.jpg/350px-Plasma_jacobs_ladder.jpg)
Ako polako povećavamo temperaturu plazme, povećavamo i prosječnu brzinu čestica. Nasumično gibanje elektrona, duboko u oblaku, neće biti dovoljno da ga odvoji od unesenog naboja. Ali pri rubu oblaka je električno polje zbog zasjenjenja mnogo manje i kinetička energija može prevladati elektrostatski potencijal. Elektron tada bježi iz oblaka.
Debyeva duljina igra važnu ulogu u fizici plazme, kod elektrolita (otopina ili talina, koja je električki vodljiva zbog gibanja slobodnih iona) i koloidnih sustava. Općenito, Debyeva duljina - λD se može računati kao:
gdje je: εr – relativna dielektrična konstanta, ε0 - dielektrična konstanta vakuuma, kB – Boltzmannova konstanta, T – termodinamička temperatura, N – broj različitih električki nabijenih čestica, n - gustoća nabijenih čestica, q – točkasti naboj.[1][2][3][4][5]
Karakteristične vrijednosti
urediKod plazmi u svemiru, gdje je gustoća elektrona jako mala, Debyeva duljina može dostići makroskopske vrijednosti, kao što su magnetosfera, Sunčev vjetar, međuzvjezdana materija i međugalaktička materija.[6]
Plazma | Gustoća ne(m-3) | Temperatura elektrona T(K) | Magnetsko polje B(T) | Debyeva duljina λD(m) |
Sunčeva jezgra | 1032 | 107 | -- | 10−11 |
Tokamak | 1020 | 108 | 10 | 10−4 |
Tinjalica (tinjav izboj) | 1016 | 104 | -- | 10−4 |
Ionosfera | 1012 | 103 | 10−5 | 10−3 |
Magnetosfera | 107 | 107 | 10−8 | 102 |
Sunčev vjetar | 106 | 105 | 10−9 | 10 |
Međuzvjezdana materija | 105 | 104 | 10−10 | 10 |
Međugalaktička materija | 1 | 106 | -- | 105 |
Debyeva duljina u plazmi
urediKod plazme prostor se može smatrati kao vakuum, pa je εr = 1, a Debyeva duljina
gdje je: λD – Debyeva duljina, ε0 - dielektrična konstanta vakuuma, kB – Boltzmannova konstanta, q – točkasti električki naboj, Te i Ti – termodinamička temperature elektrona i iona, ne - gustoća elektrona, nij - gustoća iona.
Kako su ioni puno sporiji od elektrona, obično se u gornjoj jednadžbi zanemaruju i onda slijedi:
Izvori
uredi- ↑ Kirby BJ. Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices. Inačica izvorne stranice arhivirana 28. travnja 2019. Pristupljeno 27. ožujka 2011.
- ↑ Li D. 2004. Electrokinetics in Microfluidics
- ↑ PC Clemmow & JP Dougherty. 1969. Electrodynamics of particles and plasmas. Addison-Wesley. Redwood City CA. str. §7.6.7, p. 236 ff. ISBN 0201479869. Inačica izvorne stranice arhivirana 1. siječnja 2014. Pristupljeno 27. ožujka 2011.
- ↑ RA Robinson &RH Stokes. 2002. Electrolyte solutions. Dover Publications. Mineola NY. str. 76. ISBN 0486422259
- ↑ See DC Brydges & Ph A Martin Coulomb Systems at Low Density: A Review[neaktivna poveznica]
- ↑ [1] Arhivirana inačica izvorne stranice od 1. listopada 2011. (Wayback Machine) Chapter 19: The Particle Kinetics of Plasma
Vanjske poveznice
uredi- [2] Arhivirana inačica izvorne stranice od 17. rujna 2011. (Wayback Machine) Što je plazma, Filozofski fakultet Rijeka