124
4 • Collisions et réactions
• les modèles d’interactions du type dipôle induit dans les plasmas faiblement ionisés sont caractérisés par des fréquences de collisions indépendantes de la vitesse.
Tableau 4.6
Interaction
U (r) s (v) n (v) l (v)
Coulomb
r −1
v −4
v −3
v +4
Dipôle permanent
r −2
v −2
v −1
v +2
Dipôle induit
r −4
v −1
v 0
v +1
Sphère dure
r −∞
v 0
v +1
v 0
Ces deux derniers résultats seront mis à profit pour construire des modèles fluides et
cinétiques complémentaires aux chapitres six et neuf.
Les deux modèles : fréquence de collision constante et libre parcours moyen
constant, offrent ainsi la possibilité de borner, de manière relativement complète, l’influence des caractéristiques microscopiques de l’interaction sur la
dynamique des modèles fluides et cinétiques.
4.3 COLLISIONS INÉLASTIQUES
4.3.1 Seuil de réaction
Les études précédentes ont été consacrées aux cas des collisions élastiques où l’état
et la nature des espèces en interaction n’est pas modifié à l’issue de la collision.
Lorsque l’état, ou la nature, des espèces est modifié, les collisions sont dites inélastiques. Dans les plasmas, quatre type d’espèces doivent être considérés, les électrons,
les ions, les atomes et les molécules. Pour ces deux dernières espèces il faut aussi distinguer les différents états d’excitation. Les collisions inélastiques relèvent plus de la
physico-chimie des plasmas que de la physique des plasmas, mais une connaissance
des principaux types de réactions et de l’ordre de grandeur de leurs caractéristiques
est néanmoins nécessaire au physicien des plasmas pour développer une intuition
permettant de discriminer les processus dominant la dynamique du bilan d’espèces
dans un plasma. Deux types de collisions inélastiques doivent être considérés,
• les collisions inélastiques où seul l’état interne des particules est modifié,
• les collisions réactives où la nature des particules est modifiée à l’issue de la collision.
La modification de l’état, ou de la nature, des particules s’opère en consommant
une partie de l’énergie cinétique des particules incidentes et les produits de réaction apparaissent avec un certain contenu énergétique sous forme cinétique ; le bilan
énergétique global permet de considérer deux classes de réactions ; (i) la réaction est
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
4 • Collisions et réactions
• les modèles d’interactions du type dipôle induit dans les plasmas faiblement ionisés sont caractérisés par des fréquences de collisions indépendantes de la vitesse.
Tableau 4.6
Interaction
U (r) s (v) n (v) l (v)
Coulomb
r −1
v −4
v −3
v +4
Dipôle permanent
r −2
v −2
v −1
v +2
Dipôle induit
r −4
v −1
v 0
v +1
Sphère dure
r −∞
v 0
v +1
v 0
Ces deux derniers résultats seront mis à profit pour construire des modèles fluides et
cinétiques complémentaires aux chapitres six et neuf.
Les deux modèles : fréquence de collision constante et libre parcours moyen
constant, offrent ainsi la possibilité de borner, de manière relativement complète, l’influence des caractéristiques microscopiques de l’interaction sur la
dynamique des modèles fluides et cinétiques.
4.3 COLLISIONS INÉLASTIQUES
4.3.1 Seuil de réaction
Les études précédentes ont été consacrées aux cas des collisions élastiques où l’état
et la nature des espèces en interaction n’est pas modifié à l’issue de la collision.
Lorsque l’état, ou la nature, des espèces est modifié, les collisions sont dites inélastiques. Dans les plasmas, quatre type d’espèces doivent être considérés, les électrons,
les ions, les atomes et les molécules. Pour ces deux dernières espèces il faut aussi distinguer les différents états d’excitation. Les collisions inélastiques relèvent plus de la
physico-chimie des plasmas que de la physique des plasmas, mais une connaissance
des principaux types de réactions et de l’ordre de grandeur de leurs caractéristiques
est néanmoins nécessaire au physicien des plasmas pour développer une intuition
permettant de discriminer les processus dominant la dynamique du bilan d’espèces
dans un plasma. Deux types de collisions inélastiques doivent être considérés,
• les collisions inélastiques où seul l’état interne des particules est modifié,
• les collisions réactives où la nature des particules est modifiée à l’issue de la collision.
La modification de l’état, ou de la nature, des particules s’opère en consommant
une partie de l’énergie cinétique des particules incidentes et les produits de réaction apparaissent avec un certain contenu énergétique sous forme cinétique ; le bilan
énergétique global permet de considérer deux classes de réactions ; (i) la réaction est
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit