Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
А. В. Елецкий
18.1. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ МОЛЕКУЛ В ГАЗАХ
Процесс, в результате которого энергия молекулярных колебаний превращается в энергию поступательного движения частиц, описывается формулой
ABiO)+ M-^-AB(Or) 4-М+ А?, (18.1)
где AB—молекула; v, v' — колебательные квантовые числа; M — частица газа (атом, молекула), AE — энергия, выделяющаяся в виде поступательного движения сталкивающихся частиц. При колебательной релаксации наиболее эффективно протекают процессы, сопровождающиеся изменением колебательного квантового числа на единицу (v— [''=1)14. Именно такие процессы наиболее подробно изучены экспериментально. В табл. 18.1 представлены значения константы k скорости колебательной релаксации двухатомных молекул, которые измерены при различных температурах для молекул, находящихся в первом колебательно-возбужденном состоянии (а = 1, [>'=0). Погрешность приведенных данных составляет не-
сколько сотен процентов. В табл. 18.2, 18.3 приведены значения константы скорости колебательной релаксации молекул при различных температурах и значеннях колебательного квантового числа v. Параметры процессов колебательной релаксации н обмена колебательными квантами молекулы СО приведены на рис. 18.1 и 18.2.
Рис. 18.2. Зависимость константы скорости обмена колебательными квантами при столкновении между молекулами СО [СО(и) +СО(г/)—>-—>СО(г;—1) +СО(о'+1)] от колебательного квантового числа V молекулы (Г=300 К)
0 5 10 15 V
Таблица 18.1. Константа скорости колебательной релаксации двухатомных молекул, находящихся в первом колебательно-возбужденном состоянии, k, IO-W смз/с 2]
Рис. 18.1 Зависимость константы скорости колебательной релаксации молекулы СО при столкновении с атомом Не от колебательного квантового числа молекулы СО (i;)+He ->СО (V—1)+Не+А?[3]
Температура, К
Молекула AB " Примесь M 300 800 2000
H2 D2 HD & NO O2 H2 Sfc1 N2 СО NO O2 0,8 0,3 [5] 1,3 0,18 640 0,06 0,56 11 14 97 4,7-103 260
391 Продолжение табл. 18.28
Продолжение табл. 18.29
Молекула AB Примесь M Температура, K
300 800 2000
F2 F2 18 _
Cl2 Cl2 89 3500 —
Br2 Br2 1150 _ —
HF HF 1,7-104 IO4 8,2-103
HCl HCl 180 1000 IO4
HBr HBr 170 800 IO4
HI HI — 1000 IO4
DF DF 1,1-104 5100 8600
DCl DCl 63 — —
CS CS 3400 — —
D2 ub 2,7 1,4 - -
DF 8300 — —
HF He __ _ 1300
Ar _ __ 250
F 10е _ 4,2-105-
H2 6800 — 500
D2 1050 2600 _
N2 36 1200 —
DF 1,8-104 1,2-104 IO4
H 3,6-104 — —
HCl H2 55 900 8000
Ar 0,03 _ —
D2 4,4 _ —
HD 23 _ —
Br 2600 _ —
Cl 7-104 — —
He 5,5-104 _ —
Ne 4,4-104 — —
Kr 4,2-104 — —
H 7,7-104 — —
D 1,1-105 — —
Cl2 55 — —
HBr He 4,5-104 _ _
HD 80 — —
Ne 4,8-104 — —
DF 2800 — —
Kr 4,7-104 — —
Br 2,6-104 — —
H2 100 — —
D2 110 — —
DF Ar _ _ 120
N2 230 — 1200
H2 180 1200 8200
HF IO4 — I,7-10§
D2 6400 — —
DCl He 0,62 _ _
Cl 5,5-104 — —
H2 190 — —
HD 780 — —
Br 2300 _ _
D2 17 — —
H 1,8-104 — —
D 2-Ю4 .
Молекула AB Примесь M Температура, к
300 800 2000
H2 HF 8300 _
Не*2 0,2 3 2000
Ar 0,1 — _
D2 0,24 —
CO Не 0,27 [5] 2,1 [5J 300 [5]
H — 2,7-IO6
Ne 0,009 — 5,3
H2*3 4,0 [4] — —
HD 1,9 [5] — —
D2 0, 12 [5] — —
O2 0,4 — —
О 3600 5800 5- IO4
NO Ar 85
СО 340 — —
N2 10,3 — —
Не 2600 — —
Cl2 Не IO4 — —
H2 1,9-IO4 — —
N2 70 — —
N2 О 45 360 2500
Не 14 — —
H2 150 — —
D2 12 — —¦
D2 Не 0,07 — —
H2 2,8 — —
°2 Не <20 [6] — —
Ne <130 [6] — —
Ar IO4 [6] — —
Kr 1,1-IO5 [6] — —
H2 2,5-IO4 [6] — —
D2 6500 [6] — —
N2 1,9- IO4 [6] — —
СО 4,4-IO5 [6] — —
O2 3-Ю6 [6]
к = 0,011 -ICTie СМ8/С при 77 к [5]. k = 0,017-10-10 см'/с при 77 К [1,2]. 1 k = 0,18-10-» см8/с при 77 К [4].
Таблица 18.2. Константа скорости колебательной релаксации молекул HF (DF) при столкновении с невозбужденными молекулами HF (DF) k, 10 12 см3 /с [9, 10]
T, к
300 500 1000 1800 2400
HF (V) + HF (0) HF (V — 1) + HF (0)
I 1,5 1,2 0,88 0,57 0,88
2 7,4 6,2 4,6 2,9 4,6
3 16 13 8,8 5,6 8,8
4 23 21 15 9,4 14
5 34 28 20 12 19
6 41 32 24 14 24
392 Продолжение табл. 18. 10
т. к
300 500 1000 1800 2400
DF (и) + DF (0) -> • DF (v — 1) + DF (0)
1 1,0 0,56 0,42 0,74 1
2 4,4 2,3 1,9 3,2 5,
3 9,3 4,8 4.1 6.2 6,7 11
4 13 7,7 10 17
5 18 10,3 7,5 13 21
6 21 12 8,8 15 27
DF (и) + HF (0) ¦ DF (V- -1) + HF (0)
I 1,1 0,73 0,72 0,52 0,63
2 4,5 3,1 2,5 2,2 3,0
3 11 7,3 11 4,9 4,4 6,1
4 16 7,3 11 8 9,3
5 22 16 10 12
6 25 18 14 12 13
HF (v) + DF(O) —¦ HF (V -
1,8 8,3 18 30 41 53
1,4 6,9 14 24 31 37
0,95 4,6 9,4 15 21 25
1) + DF (0) 0,97 4,4 9,6 14 20 22
1,0 4,5 10 16 21 22
Таблица 18.3. Константа скорости колебательной релаксации двухатомных молекул, находящихся в различных колебательно-возбужденных состояниях k, 10~12 см®/с (Т = 300 К) [1, 2]
Молекула AB U
Примесь M 1 2 3 4 5 « 7
HCl н[7] 50 85 110 130
CIm Вг[8] 8,3 0,28 14,2 1,4 18,3 — — 70 -
H2 0,0044 0,0088 0,014 0,019 — — _
HF O2 0,0011 0,0074 0,02 0,05 0,14 0,34 0,5
