Почему показатель адиабаты уменьшается в зонах ионизации?

Контекстом являются зоны ионизации в звездных атмосферах или недрах, например, на Солнце.

Показатель адиабаты – это отношение теплоемкости:

γ знак равно с п с В знак равно С п С В

А для идеального газа можно показать, что γ знак равно ( ф + 2 ) / ф куда ф это степени свободы. В результате чего γ ≈ 1,66 .

На большей части недр Солнца γ ∼ 1,66 но при наличии ионизации он представляет собой провалы, например зоны ионизации H, HeI и HeII. Мой вопрос: почему это происходит?

Я думал, что это может быть связано с тем, что при ионизации тепло используется для ионизации атомов, а не для повышения температуры, и, следовательно, теплоемкость в этих областях будет больше. Но, поскольку γ есть отношение между теплоемкостями, аргумент не работает.

Любое предложение?

Не уверен, что понимаю, о чем вы спрашиваете. Да, γ вообще не является константой, когда участвуют процессы ионизации.
@AtmosphericPrisonEscape - Мой вопрос в том, почему процессы ионизации влияют на значение γ , в частности, почему они его подавляют? Я это тоже уточнил в вопросе.
Я считаю, что это из-за электромагнитного взаимодействия. Возможно, вы захотите это проверить.

Ответы (1)

Происходят две вещи. (1) Когда вы добавляете тепло к газу, который находится на пороге ионизации или частично ионизирован, часть этого тепла идет на ионизацию. Это означает, что для повышения температуры требуется гораздо большее количество энергии. (2) Однако по мере того, как газ становится ионизированным, число частиц на единицу массы также увеличивается, и поэтому давление увеличивается при данной температуре. Чистый эффект заключается в том, что С В (теплоемкость при фиксированном объеме) увеличивается более чем С п (теплоемкость при фиксированном давлении) и поэтому показатель адиабаты уменьшается.

Это сложное и подробное вычисление, чтобы выяснить, как С В и С п меняются по мере ионизации. Пример расчета для чистого газообразного водорода приведен на стр. 123-126 "Принципов звездной эволюции и нуклеосинтеза" (1983, Д. Клейтон). Оба С В и С п резко увеличиваются (в 30-40 раз) по мере увеличения ионизации, оба достигают максимума при ионизации около 50%, а затем возвращаются к точно удвоенным значениям ионизации после полной ионизации газа (когда он просто ведет себя как одноатомный идеальный газ, но с вдвое большей ионизацией). число частиц на единицу массы). Тем не менее, поведение С В и С п немного отличаются, С п увеличивается менее чем С В , а значит, отношение С п / С В изменяется и проходит минимум при ионизации около 50%, прежде чем восстановить стандартное значение одноатомного газа после полной ионизации.

Почему показатель адиабаты уменьшается в зонах ионизации?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v