电子温度计算器是等离子体物理学和材料科学中用于确定气体、等离子体或其他高能环境中电子平均动能相关温度的专用工具。电子温度起着重要的作用。 键 在理解能量分布、电离率、电离系统电离的总体行为方面发挥着作用。
在许多环境中，例如聚变反应堆、空间等离子体或实验室实验，电子和离子等较重粒子并不总是具有相同的温度。该计算器使研究人员和工程师能够通过将电子温度与动能等可测量属性联系起来估算电子温度，从而更准确地预测物理过程。
电子温度计算器公式
电子温度可以通过动能和热性质的关系来确定。
1.由动能推导出的基本公式：
Te = (2/3) × (k × T / m)²
地点：
- Te 是电子温度（单位为开尔文，K）
- k 是玻尔兹曼常数（1.380649 × 10⁻²³ J/K）
- T 是电子的平均动能（单位：焦耳，J）
- m 是电子的质量（9.10938356 × 10⁻³¹ kg）
该公式基于将能量与温度联系起来的经典动能理论。
2. 对于气体或等离子体中的电子（简化）：
在假设热平衡的等离子体中，电子温度与平均动能直接相关：
E = (3/2) × k × Te
重新排列以找到温度：
Te = (2/3) × (E / k)
地点：
- E 是每个电子的平均动能（焦耳）
- k 是玻尔兹曼常数
这个公式在实验等离子体物理学中更常用来直接计算 Te 测量 电子能量。
与电子温度计算相关的一般术语
下表解释了处理电子温度计算时经常出现的重要术语。
| 按揭年数 | 定义 |
|---|---|
| 电子温度 (Te) | 电子平均动能的量度，以开尔文表示 |
| 玻尔兹曼常数 (k) | 将温度与粒子层面的能量联系起来（1.380649 × 10⁻²³ J/K） |
| 动能 (E) | 粒子因运动而具有的能量 |
| 电子质量（m） | 电子的物理质量（9.10938356 × 10⁻³¹ 千克） |
| 血浆 | 由自由电子和离子组成的物质状态 |
| 热平衡 | 系统所有部分都具有相同温度的情况 |
| 能量分配 | 描述动能如何在粒子之间传播 |
| 焦耳 (J) | SI 能量单位 |
这些术语帮助用户理解电子温度测量和计算所涉及的参数。
电子温度计算器示例
让我们 工作 通过一个例子来了解如何使用电子温度计算器。
鉴于：
- 电子平均动能，E = 4.14 × 10⁻²¹ J
常数：
- k = 1.380649 × 10⁻²³ 焦耳/千焦耳
步骤 1：使用简化公式
应用公式：
Te = (2/3) × (E / k)
替换值：
Te = (2/3) × (4.14 × 10⁻²1.380649 / 10 × XNUMX⁻²³)
Te = (2/3) × (299.96) ≈ 199.97 K
因此，电子温度大约为 200 Kelvin.
这一结果表明，与高能等离子体环境相比，电子的温度相对较低，而高能等离子体环境的温度可达数万开尔文或更高。