Концентрация частиц

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Концентрация
Размерность L−3
Единицы измерения
СИ м−3
СГС см−3

Концентра́ция части́ц — физическая величина, равная отношению числа частиц N к объёму V, в котором они находятся:

Размерность в СИ [n] = м-3, в системе СГС — [n] = см-3.

Если концентрация является функцией координаты то под концентрацией понимают отношение:

.

Также существуют понятия поверхностной и линейной концентрации.

Определение объёмной концентрации

[править | править код]

Концентрация (формально, точнее, объёмная концентрация) частиц определяется как

.

Таким образом,

Однако такое представление является в некоторой степени условным, поскольку концентрация (как, например, и температура) относится к макропараметрам и при переходе к бесконечно малому объёму, по большому счёту, теряет смысл. Бесконечно малый объём в данном случае должен определяться как объём, число частиц в котором велико, однако изменение макропараметров в пределах объёма мало́.

Концентрация имеет следующую связь с плотностью и насыщенностью[прояснить]:

,

где — масса одной частицы среды.

Формулы, в которых присутствует концентрация

[править | править код]
[1] — давление идеального газа (см. уравнение Клапейрона).
 — средняя длина свободного пробега молекулы газа (здесь D — эффективный диаметр молекулы).
 — число ударов молекул газа о единицу поверхности стенки за единицу времени (здесь  — средняя скорость молекул).
плотность тока (здесь q — заряд носителя, — средняя скорость носителей заряда в данной точке).

Случай пониженной размерности

[править | править код]

Для плоских систем, таких как ансамбль электронов в предельно тонком слое, вводится поверхностная, она же двумерная (англ. two-dimensional, 2D), концентрация, измеряемая (в СИ) в м-2:

,

её смысл — число частиц на единицу площади.

Для длинномерных систем вводится линейная, она же одномерная (англ. one-dimensional, 1D), концентрация, м-1:

,

имеющая смысл числа частиц на единицу длины.

Обозначение стандартной объёмной концентрации, если этого требует контекст, может снабжаться поясняющим индексом (англ. three-dimensional): .

Примечания

[править | править код]
  1. Клапейрона уравнение // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2: Добротность — Магнитооптика. — С. 371. — 704 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-061-4.