Thermodynamic Stability of a Multicomponent Non-Ideal Plasma

A. V. Filippov; Филиппов А. В.

doi:10.31857/S0367292122601321

Термодинамическая устойчивость многокомпонентной неидеальной плазмы

Авторы: Филиппов А.В.¹^,2
Учреждения:
1. Объединенный институт высоких температур РАН
2. ГНЦ РФ “ Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”
Выпуск: Том 49, № 1 (2023)
Страницы: 25-32
Раздел: ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
URL: https://bakhtiniada.ru/0367-2921/article/view/139523
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122601321
EDN: https://elibrary.ru/KNEUSR
ID: 139523

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

На основе интегральных уравнений Орнштейна–Цернике для многокомпонентной жидкости проведено исследование термодинамической устойчивости многокомпонентной плазмы. В условиях применимости дебаевского приближения для прямых корреляционных функций для всех компонент плазмы, кроме самой неидеальной подсистемы, для плазмы с любым числом компонент выполнен переход к однокомпонентному уравнению Орнштейна–Цернике для самой неидеальной подсистемы. Показано, что все парные корреляционные функции, структурные факторы заряд-заряд и частица-частица остаются положительными при всех значениях аргумента во всем исследованном диапазоне параметра неидеальности самой неидеальной подсистемы. Исследованы условия нарушения термодинамической устойчивости трехкомпонентной пылевой плазмы при разных знаках заряда пылевых частиц и разных их концентрациях.

Ключевые слова

многокомпонентная плазма, интегральные уравнения жидкости, пылевая плазма, термодинамическая устойчивость, дебаевский потенциал, уравнение Орнштейна–Цернике

Об авторах

А. В. Филиппов

Объединенный институт высоких температур РАН; ГНЦ РФ “ Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Автор, ответственный за переписку.
Email: fav@triniti.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Список литературы

Цытович В.Н. // УФН. 1997. Т. 167. С. 57.
Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. // УФН. 2004. Т. 174. С. 495.
Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., Morfill G.E. // Phys. Rep. 2005. V. 421. P. 1.
Mann I., Meyer-Vernet N., Czechowski A. // Phys. Rep. 2014. V. 536. P. 1.
Ivlev A.V., Khrapak S.A., Molotkov V.I., Khrapak A.G. Introduction to the Physics of Dust and Complex Plasma. M.: Intellect Publishing House, 2017.
Shukla P.K., Mamun A.A. Introduction to dusty plasma physics. CRC Press, 2015.
Greiner F., Melzer A., Tadsen B., Groth S., Killer C., Kirchschlager F., Wieben F., Pilch I., Kruger H., Block D., Piel A., Wolf S. // Eur. Phys. J. D. 2018. V. 72. P. 81.https://doi.org/10.1140/epjd/e2017-80400-7
Ivlev A., Lowen H., Morfill G., Royall C.P. Complex plasmas and colloidal dispersions: particle-resolved studies of classical liquids and solids. Series in Soft Condensed Matter, vol. 5. Singapore: World Scientific, 2012.
Филиппов А.В., Старостин А.Н., Паль А.Ф. // ЖЭТФ. 2015. Т. 148. С. 1039.
Babick F. // Suspensions of Colloidal Particles and Aggregates / Eds. J. Manuel, V. Millan. V. 20 of the series Particle Technology Serie. Cham: Springer International Publishing, 2016. P. 75.
Ohshima H. // Encyclopedia of Biocolloid and Biointerface Science. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2016.https://doi.org/10.1002/9781119075691.ch34
Филиппов А.В., Дербенев И.Н. // ЖЭТФ. 2016. Т. 150. С. 1262.
Derbenev I.N., Filippov A.V., Stace A.J., Besley E. // J. Chem. Phys. 2016. V. 145. P. 084103.https://doi.org/10.1063/1.4961091
Chen C., Huang W. // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. P. 2077.https://doi.org/10.1021/acs.est.6b04575
Fortov V.E., Morfill G.E. Complex and Dusty Plasmas. London: Taylor Francis, 2009.
Ваулина О.С., Петров О.Ф., Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А. Пылевая плазма. Эксперимент и теория. М.: Физматлит, 2009. 316 с.
Hamaguchi S., Farouki R.T. // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. P. 9876.
Farouki W.T., Hamaguchi S. // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. P. 9885
Hamaguchi S., Farouki R.T., Dubin D.H.E. // Phys. Rev. E. 1997. V. 56. P. 4671.
Totsuji H. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. P. 072111.
Totsuji H. // Microgravity Sci. Technol. 2011. V. 23. P. 159.
Khrapak S.A., Khrapak A.G., Ivlev A.V., Morfill G.E. // Phys. Rev. E. 2014. V. 89. P. 023102.
Khrapak S.A., Morfill G.E., Ivlev A.V., Thomas H.M., Beysens D.A., Zappoli B., Fortov V.E., Lipaev A.M., Molotkov V.I. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. P. 015001.
Debye P., Huckel E. // Phys. Zeitschr. 1923. V. 24. S. 185.
Филиппов А.В., Решетняк В.В., Старостин А.Н., Ткаченко И.М., Фортов В.Е. // Письма в ЖЭТФ. 2019. Т. 110. С. 651.https://doi.org/10.1134/S0370274X19220041
Filippov A.V., Fortov V.E., Reshetniak V.V., Staros-tin A.N., Tkachenko I.M. // AIP Advances. 2020. V. 10. P. 045232.https://doi.org/10.1063/1.5144901
Hansen J.-P., McDonald I.R. Theory of Simple Liquids. London: Elsevier, 2006.
Саркисов Г.Н. // УФН. 1999. Т. 169. С. 625.
Решетняк В.В., Старостин А.Н., Филиппов А.В. // ЖЭТФ. 2018. V. 154. С. 1258.
Решетняк В.В., Филиппов А.В. // ЖЭТФ. 2019. V. 156. С. 545.
Зеленер Б.В., Норман Г.Э., Филинов В.С. Теория возмущений и псевдопотенциалов в статистической термодинамике. М.: Наука, 1981.
Kelbg G. // Ann. Phys. V. 1964. V. 12. P. 219.
Kelbg G. // Ann. Phys. 1964. V. 12. P. 354.
Климонтович Ю.Л., Крэфт В.Д. // ТВТ. 1974. V. 12. P. 239.
Deutsch C. // Phys. Lett. 1977. V. 60A. P. 317.
Deutsh C., Gombert M.M., Minoo H. // Phys. Lett. 1978. V. 66A. P. 381; 1979. V. 72A. P. 481.
Schwarz V., Bornath T., Kraeft W.D., Glenzer S.H., Holl A., Redmer R. // Contrib. Plasma Phys. 2007. V. 47. P. 324.
Wunsch K., Hilse P., Schlanges M., Gericke D.O. // Phys. Rev. E. 2008. V. 77. P. 05640.
Fushiki M. // J. Chem. Phys. 1988. V. 89. P. 7445.https://doi.org/10.1063/1.455275
Davletov A.E., Yerimbetova L.T., Arkhipov Yu.V., Mukhametkarimov Ye.S., Kissan A., Tkachenko I.M. // J. Plasma Phys. 2018. V. 84. P. 905840410.
Yerimbetova L.T., Davletov A.E., Arkhipov Y.V., Tka-chenko I.M. // Contrib. Plasma Phys. 2019. V. 59. P. e201800160.https://doi.org/10.1002/ctpp.201800160
Beresford-Smith B., Chan D.Y., Mitchell D.J. // J. Colloid Interface Sci. 1985. V. 105. P. 216.
Stillinger F.H., Lovett B. // J. Chem. Phys. 1968. V. 49. P. 1991.
Prigogine I., Defay R. Chemical Thermodynamics. London, Ney York, Toronto: Longmans Green and Co., 1954.
Норман Г.Э., Старостин А.Н. // ТВТ. 1968. Т. 6. С. 410.
Норман Г.Э., Старостин А.Н. // ТВТ. 1970. V. 8. P. 413.
Mahaffey D.W., Jerde D.A. // Rev. Mod. Phys. 1968. V. 40. P. 710.