ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) أطروحة الدكتوراه الموسومة ” حساب الموصلية الكهربائية و الحرارية و معلمات النقل ذات الصلة في بعض الغازات النبيلة باستخدام معادلة نقل بولتزمان” للطالب ” محمد عبد المحسن علي حسين ” التي انجزها باشراف التدريسي في القسم ” أ.د. رعد حميد مجيد ” ونوقشت من قبل أعضاء لجنة المناقشة المبينة أسمائهم في ما يأتي :
أ.د. أحمد فاضل مخيبر – رئيسا
أ.د. هدى مجيد توفيق – عضوا
أ.د. ندى فرحان كاظم – عضوا
أ.م.د. بشرى جودة حسين – عضوا
أ.م.د. محسن عنيد حسوني – عضوا
أ.د. رعد حميد مجيد – عضوا ومشرفا
ويهدف البحث الى حساب التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري الانتقالي الإلكتروني لبعض الغازات النبيلة بطريقة أسهل وأسرع من حيث الجهد والوقت مقارنة بالطرق النظرية والتجريبية المدروسة سابقا، والتأكد من أن هذه الطريقة على الرغم من سرعة وسهولة الأداء وانخفاض التكلفة فإنها تعطي نتائج مقبولة لنتائج الطرق المستخدمة سابقا من حيث الدقة والموثوقية. حيث تهدف هذه الدراسة إلى تطوير العديد من المجالات لأن الغازات النبيلة تستخدم في صناعة الإلكترونيات والإضاءة والفضاء وغيرها من المجالات الحيوية. ويظل استخدام الطرق العملية لقياس التوصيل الكهربائي والحراري للغازات النبيلة أكثر صعوبة من حساب الطرق النظرية. وعلى الرغم من وجود الكثير من الأبحاث التي تتناول استخدام الطرق النظرية في الأدبيات، إلا أنها تفتقر إلى دراسة نظرية تعتمد على استخدام برنامج BOLSIG+ لحساب التوصيل الكهربائي والحراري.
هذه الدراسة هي محاولة لإيجاد طريقة أبسط وأسرع من الطرق المستخدمة مسبقاً لحساب التوصيلية الكهربائية والتوصيلية الحرارية الالكترونية الانتقالية للغازات النبيلة. على حد علمنا، لا أحد استخدم مخرجات برنامج BOLSIG+ لحساب التوصيلية الكهربائية والتوصيلية الحرارية الالكترونية الانتقالية للغازات النبيلة نهائياً. تم اشتقاق واعادة صياغة معادلات رياضية لتكون ملائمة لحساب التوصيلية الكهربائية والتوصيلية الحرارية الالكترونية الانتقالية لبلازما الغازات النبيلة تحت شروط الضغط الجوي وعلى افتراض التوازن الموضعي الثرمودينياميكي (LTE) وتحت تأثير فرق جهد مستمر. في الخطوة الأولى من الحسابات من هذه الدراسة تم حساب دالة توزيع طاقة الالكترونات EEDF كدالة للمجال الكهربائي المختزل E/N للمدى (1-10(Td و تردد التصادمات الكلي للإلكترونات للآركون و الهيليوم و الكريبتون و الزينون و خلائط الآركون- هيليوم و الآركون-كريبتون و الهيليوم-زينون الثنائية بنسب خلط مختلفة (0.75-0.25)و (0.5 -0.5 ) و (0.25-0.75) كدالة لدرجة الحرارة المطلقة للإلكترونات للمدى 300-30000 كلفن باستخدام حل معادلة بولتزمان من خلال المحاكاة ببرنامج BOLSIG+ و تم حساب الكثافة العددية للإلكترونات باستخدام حل معادلة ساها كدالة لدرجة الحرارة المطلقة للإلكترونات على نفس مدى درجات الحرارة . في الخطوة الثانية تم حساب التوصيلية الكهربائية والتوصيلية الحرارية الالكترونية الانتقالية كدالة لدرجة الحرارة المطلقة للإلكترونات لنفس مدى درجات الحرارة بالاعتماد على القيم المحسوبة لتردد التصادمات الكلي للإلكترونات والكثافة العددية للإلكترونات بمساعدة المعادلات التي تم اشتقاقها. كل الحسابات تمت بواسطة برنامج (MATLAB 2013 ) وتم رسم النتائج باستخدام برنامج (Origin pro.8.5) اظهرت النتائج ان سلوك التوصيلية الكهربائية يعتمد بشكل رئيسي على سلوك الكثافة العددية للإلكترونات وان قيم التوصيلية الكهربائية والتوصيلية الحرارية الانتقالية الالكترونية تعتمد على كثافة الغاز وذلك لأنه يؤثر على قيم تردد تصادمات الالكترون ومتوسط المسار الحر للإلكترونات، بعد مقارنة نتائج هذا العمل مع نتائج الدراسات المنشورة سابقاً وجد ان هنالك توافق مقبول مع بعض الاختلافات التي تُعزى الى اختلاف قيم المقاطع العرضية للتصادم واختلاف الطرق النظرية المستخدمة.
وفي ختام الاطروحة اقترح الطالب جملة من الاقتراحات :
- التحقيق النظري للتوصيل الكهربائي والحراري للغازات النبيلة في ظل ظروف التيار المتناوب A.C باستخدام كود BOLSIG+.
- دراسة نظرية للتوصيل الكهربائي والحراري للغازات النبيلة تحت ظروف ضغط مختلفة باستخدام كود BOLSIG+.
- دراسة التوصيلات الكهربائية والحرارية للغازات النبيلة تحت ظروف عدم التوازن الثيرموديناميكي المحلي باستخدام كود BOLSIG+.
- دراسة نظرية لآلية التوصيل الحراري التفاعلي والداخلي باستخدام كود BOLSIG+.
- حساب اللزوجة نظريا باستخدام مخرجات برنامج BOLSIG+ ونتائج تركيز عدد الإلكترونات المتحصل عليها من معادلة ساها.
- دراسة نظرية لمعاملات انتقال النيون وخلائطه مع الغازات النبيلة الأخرى اعتمادا على برنامج BOLSIG+.
