Аннотация:
Предложена и обоснована существенно новая поправка на взаимодействие заряженных
частиц в плазме. Подстановка этой поправки в обобщенное уравнение Саха позволяет
формально экстраполировать эти уравнения на нулевую температуру. При этом получаются физически разумные значения степени ионизации и термодинамических функций. Это
позволяет существенно расширить область применимости модели Саха на сверхвысокие
плотности и умеренные температуры, то есть на жидкое состояние плазмы. Попутно исправлены недостатки классической модели Дебая и показана неадекватность модели простых гармонических осцилляторов.
Жидкая плазма более точно описывается моделью Томаса–Ферми с квантовой и обменной
поправками. Для решения уравнений этой модели разработан сверхбыстрый алгоритм.
Расчеты по этой модели склеиваются с расчетами по обобщенной модели Саха с помощью
специальной интерполяции, давая единое широкодиапазонное уравнение состояния газовой и жидкой плазмы. По этому уравнению состояния произведены расчеты ударных адиабат с учетом вклада излучения. Проанализирована роль оболочечных эффектов.
Ключевые слова:
плазма, уравнения Саха, поправка на взаимодействие, модель Томаса–Ферми, широкодиапазонное уравнение состояния, ударные адиабаты, оболочечные эффекты.
Образец цитирования:
Н. Н. Калиткин, К. И. Луцкий, “Широкодиапазонное уравнение состояния газовой и жидкой плазмы”, Матем. моделирование, 27:4 (2015), 31–49; Math. Models Comput. Simul., 7:6 (2015), 518–530
Polyukhin A.S., “Features in Determine Thermodynamic Properties of Plasma Under Magnetic Field”, AIP Conference Proceedings, 2318, eds. Mikrin E., Rogozin D., Aleksandrov A., Sadovnichy V., Fedorov I., Mayorova V., Amer Inst Physics, 2021, 040002
A. A. Belov, N. N. Kalitkin, “Verification of Microfield Models Using Dense Laser Plasma Specta”, Bull. Russ. Acad. Sci. Phys., 85:1 (2021), 39
N. N. Kalitkin, I. A. Kozlitin, “Plasma equation of state accounting for ion core volume”, Ann. Phys., 396 (2018), 468–478
А. А. Белов, Р. В. Голованов, Н. Н. Калиткин, И. А. Козлитин, П. В. Корякин, Л. В. Кузьмина, “База данных ТЕФИС. Термодинамические свойства веществ”, Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша, 2018, 219, 20 с.
N. N. Kalitkin, I. A. Kozlitin, A. A. Belov, “Thermodynamically consistent equations of state”, Mosc. Univ. Phys. Bull., 73:5 (2018), 507–512
A. A. Belov, N. N. Kalitkin, I. A. Kozlitin, P. V. Koriakin, “The TEFIS Database on the Properties of Materials under Extreme Conditions”, Bull. Russ. Acad. Sci. Phys., 82:11 (2018), 1464
A. A. Belov, N. N. Kalitkin, I. A. Kozlitin, K. I. Lutskiy, “Ion volumes and an equation of state for plasma”, Bull. Russ. Acad. Sci. Phys., 81:1 (2017), 55
Kalitkin N.N., Kozlitin I.A., “Saha Model Including Volumes of Ions”, Dokl. Phys., 61:12 (2016), 579–582
Dyachkov S.A., Levashov P.R., Minakov D.V., “Region of Validity of the Thomas Fermi Model With Quantum, Exchange and Shell Corrections”, Xxxi International Conference on Equations of State For Matter (Elbrus 2016), Journal of Physics Conference Series, 774, IOP Publishing Ltd, 2016, UNSP 012006