초음속 균일 유동의 비열적 효과와 온도 불일치

지난 40년간 성간화학 데이터베이스의 저온 반응 속도 계수는 주로 CRESU(초음속 균일 유동 반응 속도론) 실험에서 얻어졌으며, 이 실험에서는 국소 열역학적 평형 가정 하에 유동이 단일 온도로 기술되었습니다. 본 연구는 시드된 초음속 유동에서 적외선 주파수 빗 분광법, 레이저 유도 형광, 피토 측정 및 전산 유체 역학을 사용하여 이 가정을 직접 검증했습니다. 실험 결과, 효율적인 회전 냉각에도 불구하고 조사된 모든 조건에서 카르보닐 황화물(OCS)과 아산화질소(N2O)에서 지속적인 진동 여기(excitation)가 관찰되었습니다. 이는 유동 내에서 국소 열역학적 평형이 깨졌음을 명확히 보여줍니다. 동시에, 기존의 피토 측정에서 도출된 온도가 반응하는 앙상블의 에너지 상태를 일관되게 반영하지 못한다는 사실을 확인했습니다. 이러한 결과는 CRESU 유동 내 반응 앙상블이 특히 낮은 진동 모드를 가진 종의 경우 항상 단일 열역학적 온도로 설명될 수 없음을 시사합니다. 따라서 성간화학 운동학 데이터베이스의 저온 반응 속도 계수를 해석할 때 내부 상태 분포를 신중하게 고려해야 합니다.