processi di rilassamento dell'energia
processi di rilassamento dell’energia
Un sistema termodinamico nel quale venga immessa energia tende a ridistribuirla al suo interno in funzione dei propri gradi di libertà. Per es., in un sistema gassoso avente comportamento ideale le molecole possono ricevere energia e accumularla sotto forma di energia traslazionale, rotazionale, vibrazionale ed elettronica. L’energia traslazionale è associata al moto delle particelle ed è proporzionale quindi alla massa e al quadrato della velocità. L’energia rotazionale è determinata dalla rotazione della molecola intorno agli assi di inerzia, passanti per il suo centro di massa, mentre l’energia vibrazionale è associata al moto relativo degli atomi che compongono la molecola rispetto alle proprie posizioni di equilibrio. L’energia elettronica, infine, è determinata dall’eccitazione degli elettroni presenti negli orbitali molecolari dal livello energetico fondamentale a uno stato eccitato. A seconda della modalità secondo la quale viene fornita energia al sistema (per es., contatto con bagno termico, bombardamento elettronico o ionico, luce laser) le molecole tenderanno a immagazzinare energia negli stati energetici accessibili, passando quindi dallo stato fondamentale a stati eccitati che, riportati in ordine di energia crescente, possono essere di tipo traslazionale, rotazionale, vibrazionale o elettronico. I processi di rilassamento dell’energia sono quei meccanismi mediante i quali le molecole eccitate perdono energia per tornare al proprio stato fondamentale. Per es., per elettroni eccitati traslazionalmente mediante un campo elettromagnetico in un plasma il rilassamento dell’energia avviene mediante collisioni anelastiche con le molecole di gas presenti nel sistema, che vengono in genere decomposte in frammenti a causa dell’urto. Anche per molecole eccitate rotazionalmente o vibrazionalmente l’energia in eccesso è ceduta mediante collisioni con altre molecole gassose, le quali, però, non vengono dissociate, data la grandezza relativamente contenuta delle energie in gioco. Il meccanismo principale di rilassamento per gli stati eccitati elettronicamente consiste invece nell’emissione di una radiazione luminosa (un fotone) avente energia uguale a quella del salto energetico associato.