Термодинамическое равновесие плазмы.

В плазме, в состоянии термодинамического равновесия, частицы в основном и в возбуждённом состояниях переходят друг в друга при столкновениях. В данной ситуации уравнение баланса для плотности возбужденных атомов имеет вид:

(10)

где N_{осн, воз} – концентрация атомов, находящихся в возбужденных и основных состояниях, N_e – концентрация электронов, τ – время жизни состояний, k_{воз, осн} ‑ константы возбуждения, перехода в основное состояние.

Плотность атомов в возбужденном состоянии определяется формулой Больцмана:

(11)

а соотношения между константами переходов:

(12)

где ∆E – энергия перехода, T_e – температура электронов, g_{воз, осн} – статистический веса атомов в возбужденных и основных состояний. Из уравнения баланса (10) определяем плотность атомов в возбужденном состоянии

C учетом соотношения констант переходов (12):

(13)

Термодинамическое равновесие для данного состояния (возбужденного или основного) осуществляется при выполнении условия: , то есть в случае, когда время жизни состояния значительно больше времени распада состояния (переход с излучением, уход возбужденных частиц на стенки и т.д.). С ростом концентрации частиц и степени их возбуждения вероятность термодинамического равновесия плазмы увеличивается.