Re: Ionizzazione, arco elettrico

From: Luca85 <pres8_at_pres8.biz>
Date: 20 Apr 2007 05:35:58 -0700

On 16 Apr, 20:57, "stefano rossi" <stefano..._at_tiscali.it> wrote:
> Gentili fisici di questo newsgroup vi pongo delle domande relative ad alcuni
> miei dubbi:
> Ho un dubbio su come calcolare il campo elettrico necessario a far avvenire
> una scarica elettrica in un gas!
> nell'aria per esempio � necessario un campo elettrico di 30kVolt/metro alla
> pressione atmosferica, ma come si calcola?
> Ho pensato di eguagliare l'energia di prima ionizzazione dell'azoto che � il
> 78% dell'aria(per semplificare presumo che l'aria sia composta da solo
> azoto) all'energia che gli elettroni liberi devono avere per strappare un
> l'elettrone piu esterno dell'azoto, a sua volta l'energia che gli elettroni
> hanno si suddivide in due, l'energia che hanno gi� e l'energia che il campo
> elettrico applicato gli fornisce in un determinato spazio che � il cammino
> libero medio.
> Si potrebbe sintetizzare cosi:
> Eionizzazione=Edatadalcampoelettrico+Einiziale
> Eionizzazione=F*s+Einiziale
> Eionizzazione=Ecampoelettrico*qcaricasingoloelettrone*?camminoliberomedio+(1/2)*massaelettrone*v2velocit�inizialemediaelettronelibero
> Eionizzazione=Ecampoelettrico*qcaricasingoloelettrone*((k*t2)/(3.14*d2*p)+(1/2)*massaelettrone*v2velocit�inizialemediaelettronelibero
> Dove posso trovare i valori dell'energia degli elettroni liberi per i vari
> gas? e dove posso trovare i valori degli elettroni? dove posso trovare i
> valori dei diametro "d" dei vari atomi o molecole dei vari gas?
> Il mio obbiettivo ultimo � calcolare il campo elettrico E per alle varie
> pressioni per i vari gas! esattamente come hanno calcolato i 30kVolt/metro
> per l'aria a pressione atmosferica! per l'energia iniziale ho cercato i
> first Townsend coefficient ma anche sui libri di fisica dei plasmi che ho
> sotto mano non ho trovato nulla.
> Ringrazio chiunque chiarisca i miei dubbi ed i miei errori!
> La mia domanda �: sui libri di fisica come hanno calcolato il valore di
> 30kVolt/metro per l'aria alla pressione che c'� al livello del mare?
> Ringraziandovi anticipatamente vi saluto e ringrazio!
>
> Stefano Rossi

Esattamente son 30KV/cm o 3MV/m come scritto sotto...
I conti per arrivare ad un modello che comunque e' ancora piuttosto
lontano dal descrivere bene il fenomeno sono piuttosto complicati. Ci
sono troppi fenomeni che non si possono trascurare.
Pero' una stima molto molto grezza dell'ordine di grandezza si puo'
fare cosi'.
Prendi per buono che in questo tipo di scariche il grado di
ionizzazione e' 10^-4.
Dalla legge di avogadro sai che una mole di gas occupa 22,4l.
Vedi che ci sono 3*10^25 molecole/m^3. O una molecola ogni
3*10^-26m^3. Il che vuol dire che procedendo lungo un solo asse ne
trovi una ogni 3nm.
Se ne deve ionizzare una ogni 10'000. Per ionizzarne una ci vogliono
10eV(conti moooolto spannometrici faccio notare...non stare a vedere
che magari ce ne vogliono di pi� o di meno) Quindi ti servono 10V/
30'000nm.
Da questo conto ottieni 0,3MV/m.

Noterai che questo conto piu' che essere un conto di ordine di
grandezza e' un conto di "limite inferiore".
Poi molta energia viene assorbita per altri fenomeni, quindi sai che
di sicuro ti ci vorranno piu' di 0,3MV/m.

Qua non hai manco guardato come si formano queste ionizzazioni.
Chiaramente hai visto dal conto che conta il numero di molecole al
m^3.
Quindi la pressione e' importantissima.
Infatti spesso sui libri sul tema al posto che il voltaggio d'innesco
in V/m lo trovi "ridotto" in V/(atm*m)
In modo che questi valori siano piu' generali.
Received on Fri Apr 20 2007 - 14:35:58 CEST