ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Температура заселения и поступательная температура свободных радикалов в пламенах из "Количественная молекулярная спектроскопия и излучательная способность газов" В следующем разделе будет показана зависимость определения температуры заселения от измерения отношения интегральных интенсивностей. Экспериментальные условия, при которых предполагается определять относительные интегральные интенсивности при измерении температур пламени, в общем отличны от условий, рассматриваемых в предыдущих главах. Поэтому интересно точно определить предположения, которые вводятся в стандартной экснеримептальиой методике. [c.411] Температура заселения. Даже в областях активного сгорания можно определить и измерить температуры по относительной заселенности различных энергетических уровней молекул. Результаты измерения будем называть вращательной, колебательной или электронной темпера-туро11 в зависимости от того, какая степень свободы включена в измерепия. При термодинамическом равновесии эти температуры равны между собой и, следовательно, равны поступательной температуре, т. е. средней кинетической энергии молекул. В областях активного сгорания в общем нельзя ожидать равновесного распределения энергии по степеням свободы, которое устанавливается исключительно в результате молекулярных столкновений, происходящих вслед за химическими реакциями. [c.414] Индексы ы и / 13 обозначении температур заселения показывают, что темнературы относятся к верхнему (и) или ииншему (/) уровням энергии. [c.416] Простые соотнон1ения для колебательных и электронных температур могут быть получены путем применения соответственно формулы (17.25) для фиксированных значений /, /, г, I или /, /, V, V и формулы (17.26) для фиксированных значений /°, / , 1°, и,тш /°, / , 0°, V . Имеются и другие очевидные приемы использования формул (17.22), (17.25) и (17.26) для определения температур заселения. [c.416] Поступательные температуры из уширения Допплера. Оитические методы определения поступательных температур отдельных типов молекул основаны на том факте, что при низких давлениях и высоки) температурах основной вклад в конечную ширину спектральных линии дает уширение Допплера. Это имеет место по крайней мере в ультрафиолетовой и коротковолновой видимой областях спектра. Чтобы использовать эффект Допплера, необходимо проводить измерения с приборами чрезвычайно высокой разрешающей способности, такими, как интерферометр Фабри —Перо или пластинка Люммера — Герке ). Интерферометр Фабри—-Перо применялся для определения поступательной температуры СН в пламенах при низком давлении [6]. [c.416] Описанный метод можно обобщить на случай определения поступательных температур но контуру спектральных линий, который определяется эффектом Допплера и ударным уширением [7,8]. В этом случае следует применять уравнения для спектрального пока.зателя поглощения, приведенные в разд. 4.4. [c.417] Экспериментальные исследования температур заселения в пламенах описаны многими исследователями для — 11-переходов ОН в пламенах при низком давлении [9—12] и при атмосферном давлении [9, 13—16]. Если данные, нолученные в экспериментах по излучению, обработать по обычной методике (разд. 17.1 и 17.2), то графики, используемые для определения вращательных температур, б5 дут иметь разрывы или искривления в областях малых н больших значений вращательной энергии Е К) в начальном (верхнем) состоянии. Рассмотрим количественно некоторые эффекты, которые могут вызвать искажение этих графиков даже для равновесного излучения [17—23]. Неравновесные вращательные и колебательные темнературы будут кратко рассмотрены в разд. 17.23. [c.417] В разд. 17.4 показано количественно влияние самопоглощения иа наблюдаемую температуру заселения в изотермических системах в опытах по излучению, а в разд. 17.5 — возможное влияние самопоглощения на наблюдаемую температуру заселения. 7 в опытах по поглощению. В разд. 17.6 описаны количественные расчеты влияния абсолютных значений спектральной излучательной способности нри исиользовании метода равных интенсивностей [4, 23]. В разд. 17.7 исследованы радиационные характеристики специальных двухфазных смесей ОН в соответствии со стандартной методикой и методом равных интенсивностей для интерпретации опытов по излучению. В разд. 17.8 используется упрощенная модель для исследования одновременного искажения экснеримептальиых данных совместным влиянием самопоглощения и температурного градиента. В разд. 17.9 рассмотрен пример, иллюстрирующий возможность неправильного истолкования эксперимеитальных результатов. [c.417] Влияние нриборной ошибки на экспериментальные данные ниже не будет учитываться. Для простоты подробный анализ будет приведен только для тех случаев, когда в рассмотрение входит максимум спектральной светимости. В последних разделах будет показано, что результаты, нолученные для полной светимости линии, качественно подобны, но менее резко выражены ). [c.417] Если е ие мала по сравнению с единиией, то нельзя просто определить Т , если нет численных значений е. [c.418] Метод демонстрации влияния самопоглощения на наблюдаемые температуры заселения ОН в излучении ). Рассмотрим теперь количествеппо-влияние абсолютных значений е гта наблюдаемые температуры засоления, определенные но формуле (17.33). Можно начертить графики зависимости lg I р] от для различных значений б по приведенной ниже схеме. [c.418] Отметим, что вместо коэффициента появился коэффициент так как анализ ограничивается максимумами спектральной светимости вместо интегральной светимости лхгнпи. [c.419] Результаты расчетов по описанной выше схеме приведены иа фиг. 17.1 для 7 ,-ветви для различных допустимых значений е (1). [c.419] Обсуждение результатов. Ана гнз данных, представленных на фиг. 17.1, приводит к следующим выводам. [c.419] При термодинамическом равновесии спектральная излучательная способность равна спектральному коэффициенту поглощения. Поэтому необходимо рассмотреть искажение температурных измерений, когда самопоглощение играет суящственпую роль в излучении. Аппаратные искажения опять пе учитываются. [c.420] Очевгедно, в общем случае Р можно определить, если известны абсолютные значения а. Заметим, что единица появляется вместо V(, в том случае, когда рассматривается не интеграль 1ый показатель поглощепия липии, а максимум спектрального поглощения. [c.420] демонстрации влияния самопоглощения на наблюдаемые температуры заселения ОН. Рассмотрим количественно влияние абсолютных значений а на температуры заселения, определяемые ио (17.41). График зависимости 1н [Лмаис./й ц 1 1 ] от E можно построить по сле-Дующе схеме. [c.420] Р1-ветвь Т=3000° К а (1)=0,10 ординаты графика для 7=8000° К уменьшены в 2,00 раза по сравнению с графиком для Т =4000° К (из [19]). [c.421] Стандартные графики для определения наблюдаемых температур заселения Т основного электронного состояния в опытах по поглощению для различных температур Тд источника света. [c.421] Обсуждение результатов. Анализ данных, представленных на фиг. 17.2 и 17.3, приводит к следующим выводам. [c.422] Вернуться к основной статье