교수님 안녕하세요. 플라즈마 공부하고 있는 학부생인데 기초가 많이 부족해서 질문드립니다.
1. 공정플라즈마에서 전자 온도가 이온, 중성기체의 온도 보다 매우 높은 이유는 무엇인지 궁금합니다.
2. 플라즈마에 유체방정식이 무엇이고 각 항의 의미가 어떻게 되는 궁금합니다.
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플라즈마는 전자와 이온으로 구성되어 있는 가스 상태를 의미합니다. 즉, 자유롭게 운동을 하는 음전하와 양전하로 구성된 상태입니다. 한가지 특기할 사항은 두 입자의 질량 차이가 매우 크다는 점입니다. 서로 질량차가 매우 큰 입자들이 전기장 속에서 어떻게 운동할까 상상해 보면 1번과 2번의 이해가 가능할 것 같습니다. 참고로 플라즈마는 다수의 입자 거동에 관심을 두는 분야입니다. (플라즈마 정의를 참고하세요) 단위 입자의 운동의 관점에서 밀도를 가진 입자의 운동으로 확대하면, 입자들이 갖고 있는 열운동을 하는 입자들 덩어리가 거동하는 문제로 확장시킬 수 있겠습니다. 즉, 공기 입자 하나의 운동에서 공기 흐름을 공부하는 것과 같은 논리이며, 우리가 느끼는 결과는 공기 흐름에 가깝겠으니, 유체 방정식으로 플라즈마 거동을 논의하면 대부분의 현상을 설명하는데 큰 무리가 없게 됩니다. (역시 게시판 내에 유체 방정식을 공부해 보시고, 유도 과정을 이해해 보세요)
하지만 이들 플라즈마 덩어리 (유체) 내에서 개별 입자들이 어떻게 서로 관계를 짓고 있는가, 열운동으로 표현되는 성질을 공부하려면 kinetic equation 으로 세분화 하게 됩니다. 최근 플라즈마 응용 분야에서 이 부분에 집중하는 경향이 있으니, 현재 가진 질문을 잘 이해하는 것이 좋습니다.