Planeamento
Aulas Teóricas
1ª aula (semana 17/09 – 21/09)
Apresentação da unidade curricular.
2ª aula (semana 17/09 – 21/09)
Plasmas de baixa temperatura (LTPs): definição e aplicações.
3ª aula (semana de 24/09 - 28/09)
Conceitos básicos: função de distribuição de partículas, secção eficaz de colisão, campo de carga de espaço, densidade de partículas, fluxo de deriva, fluxo de difusão.
Estudo de LTPs: descrição cinética (microscópica) e descrição fluido (macroscópica).
Plasmas de não-equilíbrio. Canais de transferência de potência.
4ª aula (semana 24/09 – 28/09)
Descargas não-autónomas e descargas autónomas. Emissão fotoelectrónica e termoelectrónica. Características tensão-corrente.
Produção de LTPs a partir de descargas em gases: efeitos alfa e gama; lei de Paschen. Classificação das descargas em gases: descarga de Townsend; descarga luminescente.
5ª aula (semana 01/10 – 05/10)
Influência de uma fronteira física num plasma.
Bainhas de carga de espaço: critério de Bohm; região de queda catódica; lei de Child-Langmuir.
Semana 08/10 – 12/10
Missão no estrangeiro
6ª aula (semana 15/10 – 19/10)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
Equação cinética de Boltzmann. Dedução a partir da hierarquia BBGKY; a hipótese do caos molecular; interpretação Física. A equação de Liouville. A equação de Vlasov.
7ª aula (semana 15/10 – 19/10)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
Equação cinética de Boltzmann. O operador de colisão electrão-neutro: colisões elásticas, inelásticas e superelásticas. Secção eficaz elástica; dinâmica de uma colisão elástica.
8ª aula (semana 22/10 – 26/10)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
Equação cinética de Boltzmann. O operador de colisão electrão-neutro: colisões elásticas, inelásticas e superelásticas. Secção eficaz diferencial inelástica. Micro-reversibilidade; a relação de Klein-Rosseland. Secção eficaz diferencial de ionização; electrões secundários.
9ª aula (semana 22/10 – 26/10)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
A equação de Boltzmann electrónica para um gás de Lorentz: desenvolvimento da função de distribuição em harmónicas esféricas. Valores médios. Frequências de colisão.
10ª aula (semana 29/10 – 02/11)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
A equação de Boltzmann electrónica para um gás de Lorentz: a aproximação das pequenas anisotropias; a fórmula de Chapman-Cowling. Expressão na presença de anisotropias devido a campos eléctricos (radial e axial) e gradiente radial de densidade. A equação homogénea de Boltzmann. A função de distribuição de energia dos electrões.
11ª aula (semana 29/10 – 02/11)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
Descrição no espaço das energias do operador colisonal inelástico e superelástico.
Semana 05/11 – 09/11
Missão no estrangeiro
13ª aula (semana 12/11 – 16/11)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
Solução da equação de Boltzmann em situação de difusão livre dos electrões - critério de pequenas anisotropias.
Solução para a parte anisotrópica: coeficiente de difusão livre.
A equação de Boltzmann electrónica como uma equação de balanço de potência. Potência ganha do campo eléctrico. Potência transferida em colisões elásticas, inelásticas e superelásticas. Potência transferida devidos a fenómenos não-locais de transporte.
Entrega do 1º problema
A equação de Boltzmann na presença de um campo eléctrico HF.
12ª aula (semana 12/11 – 16/11)
Descrição cinética (microscópica) de LTPs.
Solução da equação de Boltzmann em presença de um campo eléctrico e colisões elásticas - critério de pequenas anisotropias.
Evolução para o equilíbrio da parte isotrópica: as distribuições de Margenau e Druyvesteyn.
Solução para a parte anisotrópica: mobilidade electrónica.
14ª aula (semana 19/11 - 23/11)
Apresentação do código LisbOn KInetics – Boltzmann (LoKI-B).
Cálculo numérico da função de distribuição de energia dos eletrões e de parâmetros eletrónicos.
15ª aula (semana 19/11 – 23/11)
Descrição fluido (macroscópica) de LTPs.
Equações hidrodinâmicas (momentos das equação cinética de Boltzmann). Grandezas hidrodinâmicas; parâmetros de transporte. Termo fonte: coeficiente de reacção; taxa de reacção. Aproximação deriva-difusão.
16ª aula (semana 26/11 – 30/11)
Descrição fluido (macroscópica) de LTPs.
Coluna de plasma controlada por difusão. Efeito da densidade electrónica num plasma colisional. Difusão ambipolar clássica e difusão livre. Transição entre os dois regimes.
17ª aula (semana 26/11 – 30/11)
Descrição fluido (macroscópica) de LTPs.
Coluna de plasma controlada por difusão. Efeito da pressão num plasma denso, em regime ambipolar. Regime de queda livre, na presença de um campo de carga de espaço. Coeficiente de difusão efectivo. Transição entre queda livre e difusão ambipolar clássica. Condição de Schottky. Características de breakdown e parâmetros de semelhança.
Modos próprios e comprimento de difusão. Evolução temporal devido a perdas por difusão e por recombinação.
Entrega 2º problema
A equação de Boltzmann electrónica em presença de um campo magnético axial estacionário.
18ª aula (semana 03/12 – 07/12)
Difusão num campo Coulombiano.
Dinâmica da colisão. Secção eficaz de difusão de Rutherford.
19ª aula (semana 03/12 – 07/12)
Difusão num campo Coulombiano.
Dedução da equação de Fokker-Planck. Operador de colisão electrão-electrão na equação de Boltzmann electrónica. Corte e logaritmo coulombianos. Integrais de Sptizer. Propriedades: conservação da energia; evolução para o equilíbrio.
20ª aula (semana 10/12 – 14/12)
Reactividade em LTPs.
Plasmas atómicos e moleculares. Notação espectroscópica LS. Processos elementares em plasmas colisionais: colisões electrónicas; colisões entre espécies pesadas. Escalas de tempo. Princípio de Frank-Condon. Estados metastáveis e estados radiativos.
21ª aula (semana 10/12 – 14/12)
Reactividade em LTPs.
Modelos colisionais-radiativos. Equações de balanço de partículas e de energia. Taxas reaccionais, frequências reaccionais e coeficientes reaccionais. Leis de conservação. Acoplamento com a equação de Boltzmann electrónica. Flowchart dum modelos de descarga.
Entrega 3º problema
Contribuição para a solução da equação de Fokker-Planck