TY - JOUR

T1 - Использование равновесной термодинамики для изучения термохимических процессов в дуговых разрядах, применяемых в атомно-эмиссионном спектральном анализе (обзор)

AU - Пупышев, Александр Алексеевич

AU - Васильева, Наталья Леонидовна

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - До начала XXI века дуговой разряд являлся основным источником возбуждения атомных спектров элементов при проведении рутинного атомно-эмиссионного спектрального анализа. Широкое применение данного спектрального источника одновременно вызвало большой интерес аналитиков к изучению сложных термохимических процессов, протекающих на его электродах и в плазме разряда. Это было обусловлено необходимостью улучшения метрологических и информационных характеристик анализа. Очень часто для проведения таких исследований применялась равновесная термодинамика. Показано, что здесь можно выделить три уровня термодинамического подхода, различающихся по сложности применяемого аппарата термодинамики и информативности получаемых результатов. Приведены многочисленные примеры применения этих уровней подхода к изучению термохимических процессов, протекающих в электроде или в плазме разряда. Отмечены основные достоинства и недостатки использованных подходов, которые дают только качественную информацию о протекающих процессах. Главным недостатком является невозможность по исходному составу конденсированной пробы прогнозировать состав плазмы дуги. Наиболее информативна обобщенная термодинамическая модель термохимических процессов в дуговом разряде постоянного тока с поверхности пробы и из кратера электрода. В основу модели положено разбиение нестационарной неравновесной системы дугового разряда на последовательные квазистационарные подсистемы. Они соответствуют стадии испарения пробы и термохимического преобразования ее компонентов в плазме разряда. Согласно модели, первоначально проводится расчет полного равновесного состава испаряемой пробы. Это определяет исходный состав плазмы дуги. Затем выполняется расчет полного равновесного состава дуговой плазмы и переход к интенсивностям спектральных линий аналитов. Правильность обобщенной модели, дающей полуколичественные результаты, подтверждена сопоставлением с экспериментальными данными.

AB - До начала XXI века дуговой разряд являлся основным источником возбуждения атомных спектров элементов при проведении рутинного атомно-эмиссионного спектрального анализа. Широкое применение данного спектрального источника одновременно вызвало большой интерес аналитиков к изучению сложных термохимических процессов, протекающих на его электродах и в плазме разряда. Это было обусловлено необходимостью улучшения метрологических и информационных характеристик анализа. Очень часто для проведения таких исследований применялась равновесная термодинамика. Показано, что здесь можно выделить три уровня термодинамического подхода, различающихся по сложности применяемого аппарата термодинамики и информативности получаемых результатов. Приведены многочисленные примеры применения этих уровней подхода к изучению термохимических процессов, протекающих в электроде или в плазме разряда. Отмечены основные достоинства и недостатки использованных подходов, которые дают только качественную информацию о протекающих процессах. Главным недостатком является невозможность по исходному составу конденсированной пробы прогнозировать состав плазмы дуги. Наиболее информативна обобщенная термодинамическая модель термохимических процессов в дуговом разряде постоянного тока с поверхности пробы и из кратера электрода. В основу модели положено разбиение нестационарной неравновесной системы дугового разряда на последовательные квазистационарные подсистемы. Они соответствуют стадии испарения пробы и термохимического преобразования ее компонентов в плазме разряда. Согласно модели, первоначально проводится расчет полного равновесного состава испаряемой пробы. Это определяет исходный состав плазмы дуги. Затем выполняется расчет полного равновесного состава дуговой плазмы и переход к интенсивностям спектральных линий аналитов. Правильность обобщенной модели, дающей полуколичественные результаты, подтверждена сопоставлением с экспериментальными данными.

KW - arc discharge

KW - atomic emission spectral analysis

KW - complete thermodynamic analysis

KW - discharge plasma

KW - electrode crater

KW - equilibrium thermodynamics

KW - levels of thermodynamic approach

KW - partial

KW - thermochemical processes

KW - thermodynamic equilibrium

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=49225335

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85141403031&partnerID=8YFLogxK

U2 - 10.15826/analitika.2022.26.2.003

DO - 10.15826/analitika.2022.26.2.003

M3 - Обзорная статья

VL - 26

SP - 88

EP - 118

JO - Аналитика и контроль

JF - Аналитика и контроль

SN - 2073-1442

IS - 2

ER -