Величину Wи для каждого атома точно вычислить невозможно. Однако если допустить, что величина Wи линейно зависит от Т, то рассчитать ее величину можно по формуле
Wи =(Ui/Ti)*T,
где Ti — температура, при которой почти все атомы в плазме ионизованы, например, когда степень ионизации достигает 0,95.
Отношение Ui/Ti для каждого сорта атомов постоянно и его можно обозначить через с, тогда формулу можно записать в виде
Wi = Ui – cТ,
где с — коэффициент, постоянный для каждого вещества.
Для аргона величина с составляет с ≈ 8,2*10–4 эВ/град (на рис.1 представлен график степени ионизации (α), построенный по экспериментальным данным).
Известно, что температура плазмы в аргоновой сварочной дуге составляет ~1,3*104К в центре дуги, следовательно, согласно формуле Wи = 10,7 эВ, а Wi при UiAr = 15,76 эВ составляет Wi = 5,06 эВ. Из полученных данных следует, что Wи и Wi в сварочной дуге заметно изменяются по ее поперечному сечению (см. рис.2).
То же самое должно наблюдаться и у лобовой поверхности капли, находящейся в дуге, у которой тормозится плазменный поток, идущий от электрода к изделию, что приводит к повышению его температуры. Аналогичное явление должно, согласно сказанному выше, наблюдаться и у поверхности сварочной ванны.
Обнаруженное явление особенно важно для изучения процессов в катодной области сварочных дуг, так как на плазму, находящуюся в этой области и состоящую из атомов материала плавящегося электрода, действует внешний источник ионизации — пучок электронов, эмитированных с поверхности катода. Из чего следует, что энергия электронов в этом пучке при ионизации атомов расходуется не на ионизацию атомов с Wi = Ui, а на ионизацию атомов со значительно меньшей величиной Wi, на что требуется и меньшая энергия электронов, а значит, и меньшая величина катодного падения напряжения (Uк). Возможно, этим можно объяснить малую величину катодного падения напряжения (Uк) для аргоновой дуги, горящей между вольфрамовыми электродами. Анодное падение напряжения (Uа) не зависит от Ui (материала анода) и составляет ~ 4,5 В. В то же время для аргоновой дуги, горящей между вольфрамовыми электродами, Uк + Uа ≈ 10В, следовательно в этом случае Uк ≈ 5,5В, что соответствует величине Wi, определенной выше. Аналогичное можно сказать и о величине Uк при сварке алюминия вольфрамовым электродом в аргоне и в гелии, для которых Uк + Uа равны ~ 10 В и ~ 11 В соответственно, при этом потенциал ионизации атома гелия равен Ui = 24,58 эВ, что позволяет также объяснить и заметно меньшую величину Uк при сварке в гелии по сравнению с его Ui (для гелия Uк ≈ 0,25Ui).
