Surface Tension of a Cloud of Charged Microparticles in a Gas-Discharge Plasma

D. N. Polyakov; Поляков Д. Н.; V. V. Shumova; Шумова В. В.; L. M. Vasilyak; Василяк Л. М.

doi:10.31857/S0207401X23100126

Surface Tension of a Cloud of Charged Microparticles in a Gas-Discharge Plasma

Authors: Polyakov D.N.¹, Shumova V.V.¹^,2, Vasilyak L.M.¹
Affiliations:
1. Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
2. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Issue: Vol 42, No 10 (2023)
Pages: 91-95
Section: Химическая физика атмосферных явлений
URL: https://vestnikugrasu.org/0207-401X/article/view/674822
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23100126
EDN: https://elibrary.ru/PDKVOK
ID: 674822

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

A model for calculating the surface tension coefficient of a spherical cloud of charged microparticles in a plasma is proposed. The coefficients of the surface tension of Coulomb spheres obtained in a low-pressure glow discharge in neon at a temperature of 77 K for particles with a diameter of 4 μm and a temperature of 295 K for particles with a diameter of 2 μm are calculated. The potential energy of microparticles on the surface of a sphere is determined. In the calculations, a hydrodynamic model of a positive column with charged microparticles is used. The obtained values of the surface tension coefficient are compared with the data obtained by other authors for ball lightnings. A hypothesis is proposed for the formation of Coulomb spheres in the Earth’s atmosphere.

Keywords

complex plasma, Coulomb sphere, potential energy, surface tension, standard atmosphere, gas discharge, ball lightning

References

Fortov V.E., Morfill G.E. Complex and Dusty Plasmas: From Laboratory to Space. Boca Raton: CRC Press, 2009.
Арделян Н.В., Бычков В.Л., Голубков Г.В., Голубков М.Г., Космачевский К.В. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 7. С. 59.
Голубков Г.В., Бычков В.Л., Арделян Н.В., Космачевский К.В., Голубков М.Г. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 7. С. 23.
Голубков Г.В., Арделян Н.В., Бычков В.Л., Космачевский К.В. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 7. С. 65.
Голубков Г.В., Дмитриев А.В., Суворова А.В., Голубков М.Г. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 10. С. 72.
Голубков М.Г., Суворова А.В., Дмитриев А.В., Голубков Г.В. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 10. С. 69.
Surkov V.V., Hayakawa M. // Surv. Geophys. 2020. V. 41. P. 1101.
Williams E.R. // Atmos. Res. 2009. V. 91. P. 140.
Мареев Е.А. // УФН. 2010. Т. 180. № 5 С. 527.
Поляков Д.Н., Василяк Л.М., Шумова В.В. // Прикл. физика. 2018. № 4. С. 11.
Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Phys. Lett. A. 2021. V. 389. P. 127082.
Arp O., Block D., Piel A. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 165004.
Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 065017.
Стаханов И.П. О физической природе шаровой молнии. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Бычков В.Л. Естественные и искусственные шаровые молнии в атмосфере Земли. М.: МАКС Пресс, 2021.
Голубков Г.В., Бычков В.Л., Готовцев В.О. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 4. С. 51.
Синкевич О.А. // Теплофизика высоких температур. 1997. Т. 35. № 4. С. 651.
Cen J., Yuan P., Xue S. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 112. P. 035001.
Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2021. V. 30. P. 07LT01.
Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 12. С. 37.
Балабанов В.В., Василяк Л.М., Ветчинин С.П. и др. // ЖЭТФ. 2001. Т. 119. Вып. 1. С. 99.
Василяк Л.М., Ветчинин С.П., Зимнухов В.С., Поляков Д.Н., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2003. Т. 123. вып. 3. С. 493.
Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 8. С. 71.
Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 70.
Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 074001.
Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 23.
Syrovatka R.A., Deputatova L.V., Filinov V.S. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1147. P. 012118.
Mihalcea B.M., Filinov V.S., Syrovatka R.A., Vasilyak L.M. // Phys. Rep. 2023. V. 1016. P. 1.
Василяк Л.М., Ветчинин С.П., Поляков Д.Н., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. Вып. 5. С. 1166.
Sorokin D.A., Tarasenko V.F., Baksht E.K., Vinogradov N.P. // Eur. J. Environ. Earth Sci. 2022. V. 22. P. 42.
Turner D.J. // Philos. Trans. Roy. Soc. London, Ser. A.: 1994. V. 347. № 1682. P. 83.
Синкевич О.А. // Теплофизика высоких температур. 1997. Т. 35. № 6. С. 968.
Смирнов Б.М. // УФН. 1992. Т. 162. № 8. С. 43.
Shavlov A.V. // Phys. Lett. A. 2009. V. 373. P. 3959.
Петрушов Н.А., Григорьев А.И., Ширяева С.О. // Электронная обработка материалов. 2016. Т. 52. №. 6. С. 49.