Ionisation d'un gaz par frottement / plasma froid

[invite1aea6141]

Bonjours,

Je voudrais savoir si il est possible d'ioniser une gaz(donc de transformer en Plasma) par frottement sur une paroi.
Par exemple, imaginons un gaz annimé d'une vitesse élevé (10 km/s) frottant contre une paroi d'un tube.
Peut on dire que le gaz va s'ioniser du fait des frottements importants sur la paroi?
Pourrait on obtenir ainsi une plasma froid ?
Un gaz ionisé sans forcement avoir besoin d'atteindre des température élevé (3000K) car il est établi qu'en général il faut chauffer un gaz au dessus de 3000k pour l'ioniser.

merci
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Dans le repère du gaz, la paroi est à une température très élevée, car la vitesse des atomes de la paroi est bien plus élevée que celle de l'agitation thermique "normale". Même chose du côté de la paroi. Elle voit la température du gaz très élevée pour la même raison. Et quand il y a des collisions, non seulement il y a ionisation, mais il y a échange de quantité de mouvement, ce qui chauffe le gaz dans son repère et la paroi dans le sien.
Donc, votre plasma (et le gaz) seront chauds.
Au revoir.

[invite1aea6141]

Merci pour la bienvenue

Donc les frottements ioniseraient le gaz et on aurait un plasma chaud à l'interface gaz/tube?

[LPFR]

Re.
Eh oui.
C'est ce qui arrive autour des météorites et des véhicules satellisées à la rentrée atmosphérique.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1aea6141]

Maintenant si le gaz est annimé d'une vitesse de 10km/s mais de trajectoire vortex dans un tube cylindrique.

Au fur et à mesure que le gaz s'ionise il se cré un champ magnétique induit par le plasma( circulation de charges positives, neutres négatives suivant des trajectoires en hélice).

Ce champs magnétique va générer au sein du plasma des forces de Laplace qui agissent de façon antagoniste sur les charges positives/neutres et sur les charges négatives.

D'ou une tendance à dissocier les charges négatives des charges positives/neutres?
Si la force de Laplace est centrifuge pour charge négative alors force de Laplace centripète pour charges positives/neutres

[LPFR]

Re.
Je ne sais pas comme se comporte un vortex (en supposant qu'il soit possible) à des vitesses transsoniques.
Le plasma en mouvement ne crée pas du courant, car il est neutre. Donc, il ne crée pas de champ magnétique.
Mais si on le fait passer dans un champ magnétique, les forces de Laplace seront des signes opposés pour les électrons et les ions positifs.
A+

[invite1aea6141]

Je pensais qu'un flux de charges ions et electron annimé d'un mouvement en hélice(vortex) engendrait un chmp magnétique tel un bobinage parcouru par un courant.
Je ne vois pas pourquoi ca ne serait pas le cas?
C'est le déplacement de charges dans un bobinage qui engendre un champ magnétique

[invite1aea6141]

J'ai lu les deux versions:
- certains disent qu'un flux de plasma génère un champ électromagnétique.
-certains disent qu'un flux de plasma ne génère pas de champ magnétique car un plasma est globalement neutre

Qui a raison?

Quelqu'un à la réponse?

Un spécilste de la physique des plasmas sur le Forum?

merci

[verdae31]

Bonjour,

Un flux de particules chargées à beau être neutre, les particules suivants le signe de leurs charges subiront une déviations, à moins quelles soient toutes neutres, elles produisent donc un champ magnétiques

Un flux de plasma et un flux de particules chargées il génère donc un champ électromagnétique.

[chwebij]

bonjour
je ne comprend pas une partie du raisonnement de LFPR

Bonjour et bienvenu au forum.
Dans le repère du gaz, la paroi est à une température très élevée, car la vitesse des atomes de la paroi est bien plus élevée que celle de l'agitation thermique "normale".

Pourquoi un changement de repère changerait la température de la paroi?
Je croyais que justement la température était indépendante du repère, car elle correspond justement à la moyenne du carré de la partie fluctuante de la vitesse des particules. Donc elle est indépendant de la vitesse de l'écoulement qui est justement le mouvement moyen des particules.

Et quand il y a des collisions, non seulement il y a ionisation, mais il y a échange de quantité de mouvement, ce qui chauffe le gaz dans son repère et la paroi dans le sien.
Donc, votre plasma (et le gaz) seront chauds.

on peut sans doute analyser ce problème sous forme de couche limite. Le frottement visqueux transfère de l'énergie cinétique en énergie interne via le terme (S étant le tenseur de déformation) ce qui augmente alors la température ( transfert du mouvement moyen à l'agitation thermique)et permet l'ionisation du gaz.
ce qui veut dire que pour un fluide parfait, ce phénomène n'existe pas.

c'est une explication plus macroscopique de l'explication de LFPR.

[LPFR]

Bonjour Chwebij.
Le bord d'attaque des avions supersoniques chauffe ainsi que les météorites. Et ce n'est certainement pas à cause de la viscosité de l'air, mais à cause des chocs.
La vitesse "vue" par le bord d'attaque d'une aile est la vitesse thermique plus la vitesse relative de l'air. Donc, le bord d'attaque voit la même chose que un air chaud au répos.
Et ce que vous donnez comme définition de température avec "la partie fluctuante de la vitesse" est la vitesse dans le repère de l'objet.
Et oui, la température n'est pas la même si vous prenez le repère ou "la partie fluctuante de la vitesse" est nulle ou si vous regardez les vitesses d'un autre repère.
Ainsi le gaz dans un jet peut avoir de vitesses thermiques par rapport au repère du labo et avoir des vitesses relatives faibles entre atomes ou molécules au point de faire des condensats dans le jet.
Cordialment,

[chwebij]

re
je vous remercie de votre réponse. avez-vous de la biographie pour ce type de phénomène (pas seulement pour les plasma) (je parle du réchauffement cinétique, si c'est de ça qu'il est question)?

[LPFR]

re
je vous remercie de votre réponse. avez-vous de la biographie pour ce type de phénomène (pas seulement pour les plasma) (je parle du réchauffement cinétique, si c'est de ça qu'il est question)?

Bonjour.
Ce n'est pas mon domaine et je n'ai pas de biblio de tête sur le sujet. Ce que je sais c'est le résultat de lectures diverses au hasard des revues scientifiques.
Cordialement,

[chwebij]

d'accord.
en fait j'avoue être un peu sceptique sur le fait que la température change selon la vitesse du repère.
ça voudrait dire que les sens des transferts thermiques dépendent du référentiel et donc l'entropie (et ses variations) change selon le repère.
Pour moi un changement de repère induit un changement sur la vitesse moyenne de la particule (vu que la vitesse du repère est constante) laissant ainsi la partie fluctuante constante car dans les deux cas elle correspond à l'écart entre vitesse totale et vitesse moyenne.
Par exemple si la vitesse d'une particule est V et sa vitesse moyenne <V>, alors sa partie fluctuante est avec.
Si je change de repère (le repère a une vitesse Vr), la vitesse totale est U et sa partie moyenne est <U> avec . dans ce cas la partie fluctuante u est égale à celle de v, ainsi

je me dis aussi que dans le cas de la turbulence, les propriétés intrinsèques de la turbulence (liées aux fluctuations de vitesse) ne dépendent pas du repère.
J'avoue que pour les ondes de chocs et transfert en milieu compressible, mes connaissances sont encore limitées.