Определение ионизации, диссоциации и возбуждения и примеры
Определение ионизации
Ионизация - это процесс преобразования молекул или атомов в ионы путем уменьшения или добавления заряженных частиц, таких как другие обычные электроны. Процесс ионизации отрицательных или положительных зарядов немного отличается. Положительно заряженный ион получается, когда электрон, связанный с молекулой или атомом, поглощает достаточно энергии, чтобы избежать электрического потенциала, который его связывает. Требуемая энергия также известна как потенциал ионизации.
Отрицательно заряженные ионы получаются, когда свободные электроны рассеиваются на атомах и захватываются атомными оболочками с определенным электрическим потенциалом. Ионизация бывает двух типов: последовательная ионизация и непоследовательная ионизация. В классической физике может происходить только последовательная ионизация, поэтому она называется классической ионизацией. Непоследовательная ионизация нарушает некоторые законы классической физики и будет объяснена в разделе о квантовой ионизации.
Читайте также: Разница между ионными соединениями и молекулами
Классическая ионизация
Основываясь на классической физике и модели атома Боса, атомная и молекулярная ионизация очень хорошо определены. Согласно классической физике, энергия электрона превышает электрическую потенциальную энергию оболочки, в которой электрон находится в другом месте, электрон будет двигаться. Это можно сравнить с человеком, который не сможет перепрыгнуть метровый забор, если он не сможет прыгнуть на высоту одного метра.
Электрон не может пройти через электрическую потенциальную оболочку 13,6 эВ, если у него нет энергии как минимум 13,6 эВ. Согласно этому принципу, свободные электроны должны обладать большей энергией, чем потенциальные оболочки.
Если у электрона достаточно энергии для этого, он перейдет на самый нижний уровень понимания, а остальная энергия будет излучена. Последовательная ионизация в основном описывает, что атомный номер иона может быть получен только из ближайшего зарядового числа, и это одно число. Например, ион с зарядом +2 может быть получен только из иона с зарядом +1 или +3.
Базовый процесс ионизации
Идеальный воздух - это газ, состоящий только из нейтральных молекул, поэтому он не может проводить электрический ток. Но на самом деле настоящий воздух состоит не только из нейтральных молекул, но и из мелких частей. от него в форме ионов и свободных электронов, которые заставят воздух и газ течь, даже если он ограничен. Электрический отказ, который происходит в воздухе или газе, зависит в первую очередь от количества свободных электронов, присутствующих в воздухе или газе.
Концентрация этих свободных электронов обычно очень мала и определяется внешними радиоактивными воздействиями. Это влияние может быть в виде ультрафиолетового излучения солнечного света, радиоактивного излучения земли, космическое излучение из космоса и т. д., все из которых могут вызвать появление в воздухе ионизированный. Если между ними приложить напряжение V, возникнет электрическое поле E, имеющее определенную величину и направление. В электрическом поле свободные электроны получат достаточно сильную энергию, чтобы стимулировать процесс ионизации.
Читайте также: Определение элементов, атомов и изотопов
Количество энергии составляет:
U = е. V =. Ме.vе2
Где ;
e = заряд электрона
V = разность потенциалов между двумя электродами
ме= масса электронов
vе = скорость электрона
Ионизация из-за столкновения электронов
Если градиент напряжения достаточно высок, количество ионизированных электронов будет больше, чем количество ионов, захваченных молекулами кислорода. Затем каждый из этих электронов будет непрерывно перемещаться к аноду, совершая столкновения, которые высвободят больше электронов. Ионизация из-за удара - важный основной процесс при отказе воздуха или газа.
Отдельный электрон, освобожденный внешним воздействием, вызовет поток электронов (лавину), которая представляет собой группу электронов, которая быстро увеличивается и движется вперед. оставляя на своем пути положительный ион. Эффективность ионизации из-за столкновений (столкновений) электронов определяется энергией (см. уравнение 1-1) или скоростью удара электрона. это :
Vе= √ (2.в.э / ме)
Если скорость электронов очень мала, например, из-за низкого приложенного напряжения V, он не будет происходит процесс ионизации, потому что произведенной энергии недостаточно для высвобождения электронов. следующий. Если скорость электронов слишком высока, то ионизация также затруднена. В этой ситуации возможно, что свободные электроны в своем движении будут приближаться к атому, не удаляя из него электроны. Из этих двух вещей можно сделать вывод, что в процессе ионизации существует оптимальная скорость электронов, при которой вероятность (вероятность 0 максимальна).
Под оптимальной скоростью электронов понимается скорость, которая позволяет разбивать атомы на электроны и ионы. Кроме того, эта оптимальная скорость должна встречаться часто, чтобы, если первое движение не могло ударил атом, то ожидается, что следующее движение ударит атом и освободит электроны от электрона. Для него. В процессе ионизации определяется единица ионизации или вероятность ионизации. как количество ионных пар, которые могут быть освобождены электронами, движущимися по пути 1 см в газе при давлении 1 мм Рт.
Ионизация за счет света (фотоионизация)
Чтобы сделать процессионизацию возможной, нужна энергия. Луч (свет) с частотой будет иметь энергию:
U = hν
Где
h = постоянная Планка
Эта квантовая энергия или фотон может ионизировать нейтральную молекулу в газе, если
U = hν эВи
Где
Vi = потенциал ионизации.
Из уравнения видно, что поступающая энергия должна быть больше или равна энергии, необходимой для освобождения электрона от молекулы газа.
Когда hν eVi
Тогда приходящая энергия не вызовет ионизации. Но эта энергия будет поглощена молекулами или атомами поднимется до более высокого уровня, чем исходная энергия. Это можно выразить как:
A + hν - ›A1
Когда hν eV1
Затем эта избыточная энергия будет передана освобожденным электронам в виде кинетической энергии.
hν = эВ1 + mеv2
Ионизация за счет тепла (термическая ионизация)
В принципе, процесс ионизации за счет тепла не отличается от процесса ионизации за счет удара и света. Разница заключается в типе энергии, передаваемой молекуле или нейтральному газу. Если газ нагреть до достаточно высокой температуры, многие нейтральные атомы получат энергию, необходимую для ионизации атомов, с которыми они сталкиваются.
электроны, высвобождаемые в процессе ионизации
Обычно термин термическая ионизация включает следующее:
- Ионизация из-за столкновений между молекулами или атомами газа, которые движутся с высокой скоростью из-за высоких температур.
- Ионизация из-за теплового излучения и столкновения электронов. Термическая ионизация является основным источником ионизации в пламени и дугах высокого давления.
Определение диссоциации
В биохимии и химии диссоциация - это процесс, при котором ионные соединения (комплексы или соли) разделяются и на более мелкие частицы, ионы или радикалы, и обычно могут быть возвращены в виде первоначально.
Пример
Например, когда кислота Бренстеда-Лоури помещается в воду, ковалентные связи между атомами становятся электроотрицательный с атомом водорода расщепляется гетеролитическим делением, которое может производить отрицательные ионы и протоны. Диссоциация противоположна ассоциации и рекомбинации. Процесс не похож на ионизацию.
Читайте также: Определение базового решения
Определение возбуждения
Возбуждение (физика) - это добавление дискретного количества энергии (энергии возбуждения) к такой системе, как атом или молекула, атомное ядро, чтобы она могла приводит к изменению, как правило, от состояния с самой низкой энергией (в основном состоянии) к одному из состояний с более высокой энергией (состояние) в восторге).
В ядерных, молекулярных и атомных системах возбужденные состояния не обязательно должны быть распределены, но имеют определенные дискретные значения энергии. В этом смысле внешняя энергия (энергия возбуждения) может поглощаться в дискретных количествах.
Таким образом, в атоме водорода (с ядром одного протона связан вращающийся электрон) энергия Для перевода электронов из основного состояния в возбужденное требуется возбуждение 10,2 электронвольта. первый. Другая энергия возбуждения (912,1 электронвольт) потребуется для перевода электрона из основного состояния во второе возбужденное состояние.
Система возбуждения
1. Система возбуждения с щеткой
В системе возбуждения с помощью щетки источником электроэнергии является генератор постоянного тока. (DC) или переменного тока (AC), который сначала выпрямляется с помощью выпрямитель.
Если вы используете источник электроэнергии от генератора переменного тока или используете генератор с постоянными магнитами (PMG), магнитное поле представляет собой постоянный магнит. В шкафу выпрямителя напряжение переменного тока преобразуется или выпрямляется в напряжение постоянного тока для управления катушкой возбуждения главного возбудителя.
Для отвода тока возбуждения от главного возбудителя к ротору генератора с помощью контактных колец и угольных щеток, а также распределения тока от пилотного возбудителя к основному возбудителю.
Рисунок 1. Система возбуждения с щеткой (Brush Excitation).
Принцип работы системы возбуждения щеткой (Brush Excitation)
Первый усилительный генератор - это подключенный к шунту генератор постоянного тока, который вырабатывает усиливающий ток для второго усилительного генератора. Генератор-усилитель (возбудитель) синхронного генератора является основным генератором, на который подается питание.
Читайте также: Термохимия: определение, уравнения, реакции, формулы и примеры задач
Регулировка напряжения на главном генераторе осуществляется путем регулировки величины тока возбуждения (тока усиления) путем регулировки потенциометра или пускового сопротивления. Потенциометр или пусковое сопротивление регулирует ток усилителя первого генератора, а второй генератор вырабатывает ток основного генератора. Таким образом, регулируемый ток усилителя не имеет слишком большого значения (по сравнению с током второго усилителя-генератора), так что потери мощности в потенциометре не слишком велики. Ток PMT усилителя основного генератора оснащен сопротивлением, которое принимает энергию магнитного поля основного генератора, потому что, если оно отключено, ток усилителя основного генератора должен быть разряжен в сопротивление.
Сейчас многие генераторы переменного тока оснащены выпрямителями для выработки постоянного тока, который можно использовать для усиления. основной генератор, так что распределение постоянного тока для усиления основного генератора вторым усилителем-генератором не требует скользящего кольца так как. Выпрямитель вращается вместе с валом генератора. Сдвиговое кольцо используется для передачи тока от первого усилительного генератора в усиливающее поле второго усиливающего генератора. Значение тока усиления невелико, поэтому использование скользящих колец не вызывает проблем.
Установка величины тока усиления основного генератора выполняется с помощью автоматического регулятора напряжения так, чтобы значение напряжения фиксации генератора было постоянным. Автоматическое регулирование напряжения изначально было основано на механических принципах, но теперь оно стало электронным.
Разработка системы возбуждения на синхронном генераторе с бесщеточной системой возбуждения, потому что щетка может вызвать огненный прыжок на большой скорости. Для снятия щеток используются вращающиеся диоды, которые крепятся к якорю. На рисунке 2 показана бесщеточная система возбуждения.
2. Бесщеточная система возбуждения
Использование щеток или контактных колец для направления тока возбуждения на ротор генератора имеет недостаток, потому что количество тока, которое может протекать через угольную щетку, относительно невелико. Чтобы преодолеть ограничения угольной щетки, используется бесщеточная система возбуждения.
К преимуществам бесщеточной системы возбуждения можно отнести:
- Энергия, необходимая для возбуждения, получается от главного вала, поэтому надежность высока.
- Затраты на техническое обслуживание снижаются, поскольку бесщеточная система возбуждения не содержит щеток, коммутаторов и контактных колец.
- В бесщеточной системе возбуждения изоляция не повреждается из-за прилипания угольной пыли к финишу из-за угольной щетки.
- Уменьшает ущерб (проблемы) из-за плохого воздуха (плохая атмосфера), потому что все оборудование находится в закрытом помещении
- В процессе эксплуатации нет необходимости в замене щеток, что увеличивает надежность непрерывной работы в течение длительного времени.
- Генераторные выключатели возбуждения, генераторы возбуждения, шинные возбудители или кабели больше не нужны
- Снижены затраты на фундамент, поскольку воздушные линии и автобусные возбудители или кабели не требуют фундамента.
Фигура 2. Бесщеточная система возбуждения
Подпись:
Я: главный возбудитель
MG: Главный генератор
PE: Pilot Exciter
AVR: автоматический регулятор напряжения
V: напряжение генератора
AC: переменный ток (переменный ток)
DC: постоянный ток
Рисунок 3. Бесщеточная система возбуждения
Принцип работы бесщеточной системы возбуждения
Первый усиливающий генератор называется пилотным возбудителем, а второй усиливающий генератор - основным возбудителем. Главный возбудитель - генератор переменного тока с полюсами на статоре. Ротор вырабатывает переменный ток с помощью диода, который вращается на главном валу возбудителя (один вал с главным генератором). Постоянный ток, создаваемый диодом, превращается в усиливающий ток основного генератора. Пилотный возбудитель генератора переменного тока с ротором в виде вращающегося постоянного магнитного полюса наводит обмотку статора. Переменное напряжение выпрямляется диодным выпрямителем и создает постоянный ток, который подается на магнитные полюса статора главного возбудителя. Величина постоянного тока, протекающего к основному полюсу возбудителя, регулируется автоматическим регулятором напряжения (АРН).
Величина тока влияет на величину тока, генерируемого главным возбудителем, поэтому величина тока основного возбудителя также влияет на величину напряжения, генерируемого главным генератором.
В бесщеточных системах возбуждения проблемы возникают в случае короткого замыкания или неисправной цепи. заземления в роторе, и если какой-либо из предохранителей вращающегося диода перегорел, это должно быть обнаружен. Нарушения во вращающемся роторе могут вызвать искажение магнитного поля в главном генераторе и могут вызвать чрезмерные вибрации в генераторной установке.