等离子体动力温度是等离子体物理学一种常用的温度定义,有时被简称为
等离子体温度。等离子体动力温度是
热力学温度的推广,它不要求等离子体是热平衡的,因而可以描述非平衡等离子体的平均动能。
等离子体动力温度定义为: ,其中 为
玻尔兹曼常数, 为平均动能。在更多文献中,等离子体动力温度也被定义为: ,此时温度具有能量的量纲,例如温度为1eV的等离子体相当于11600K。
与一般的
热力学温度不同,动力温度没有要求等离子体系统达到平衡态。这是因为等离子体由于具有强烈的集体效应,其碰撞频率远远小于
等离子体频率 ,因而达到热平衡的时间很长;并且体系的各个组分,达到平衡的时间各不相同,总体来说电子-离子达到平衡的时间远长于各自分别达到平衡的时间;导致实验和观测中,经常出现各个组分达到平衡,但总体不平衡的现象。因此,针对不同的成分定义不同的动力温度,是具有必要性的。
有些情况下,电子和离子会具有不同的动力温度,比如日光灯管中,电子温度可达几万度,而离子温度还在室温附近。在磁约束等离子体中,由于碰撞频率低,粒子的平行磁场方向的动能与垂直方向动能交换可以忽略,因而会存在平行温度和垂直温度两个温度,这一现象经常见到。
在热平衡条件下,动力温度和
热力学温度是一致的。例如部分等离子体中,电子近似为热平衡状态,那么此时电子的动力温度就是热力学温度,电子的分布也近似为
麦克斯韦-玻尔兹曼分布。