Наша сеть партнеров Banwar
Сонячне речовина знаходиться в стані плазми
Стан плазми практично одноголосно визнається науковим співтовариством як четвертий агрегатний стан. Навколо даного стану навіть утворилася окрема наука, що вивчає це явище - фізика плазми. Стан плазми або іонізований газ подається як набір заряджених частинок, сумарний заряд яких в будь-якому обсязі системи дорівнює нулю - квазінейтральності газ.
отримання плазми
Отримати високотемпературну плазму можна двома способами: за допомогою сильного нагріву газу, або за допомогою сильного стиснення речовини. При таких умовах електрони не здатні утримуватися на орбітах в атомах речовини, в результаті чого «сходять» з них. Таким чином виникає набір окремих позитивних частинок (протонів або ядер атомів - іонів) і електронів. За допомогою подальшого збільшення тиску або температури зі стану плазми також можна отримати кварк-глюонну плазму .
Плазма як четвертий агрегатний стан
Також існує газорозрядна плазма, яка виникає при газовому розряді. При проходженні електричного струму через газ, перший іонізує газ, іонізовані частинки якого є переносниками струму. Так в лабораторних умовах отримують плазму, ступінь іонізації якої можна контролювати за допомогою зміни параметрів струму. Однак, на відміну від високотемпературної плазми, газорозрядна нагрівається за рахунок струму, і тому швидко охолоджується при взаємодії з незарядженими частинками навколишнього газу.
Електрична дуга - іонізований квазінейтральності газ
Властивості і параметри плазми
На відміну від газу речовина в стані плазми має дуже високу електричну провідність. І хоча сумарний електричний заряд плазми зазвичай дорівнює нулю, вона значно схильна до впливу магнітного поля, яке здатне викликати протягом струменів такого речовини і розділяти його на шари, як це спостерігається на Сонці.
Спікули - потоки сонячної плазми
Інша властивість, яка відрізняє плазму від газу - колективна взаємодія. Якщо частки газу зазвичай стикаються по двоє, зрідка лише спостерігається зіткнення трьох частинок, то частинки плазми, в силу наявності електромагнітних зарядів, взаємодіють одночасно з декількома частинками.
Залежно від своїх параметрів плазму поділяють за такими класами:
- За температурі: низькотемпературна - менше мільйона коливань, і високотемпературна - мільйон коливань і більш. Одна з причин існування подібного поділу полягає в тому, що лише високотемпературна плазма здатна брати участь в термоядерному синтезі.
- Рівноважна і нерівноважна. Речовина в стані плазми, температура електронів якого значно перевищує температуру іонів, називається нерівноважної. У разі ж коли температура електронів та іонів однакова говорять про рівноважної плазмі.
- За ступенем іонізації: високоіонізаціонная і плазма з низьким ступенем іонізації. Справа в тому, що навіть іонізований газ, 1% часток якого іонізовані, проявляє деякі властивості плазми. Однак, зазвичай плазмою називають повністю іонізований газ (100%). Прикладом речовини в такому стані є сонячне речовина. Ступінь іонізації безпосередньо залежить від температури.
застосування
Найбільше застосування плазма знайшла в світлотехніці: в газорозрядних лампах, екранах і різних газорозрядних приладах, на кшталт стабілізатора напруги або генератора надвисокочастотного (мікрохвильового) випромінювання. Повертаючись до висвітлення - все газорозрядні лампи засновані на протіканні струму через газ, що викликає іонізацію останнього. Популярний в техніці плазмовий екран являє собою набір газорозрядних камер, заповнених сильно іонізованим газом. Електричний розряд, що виникає в цьому газі породжує ультрафіолетове випромінювання, яке поглинається люмініфором і далі викликає його світіння у видимому діапазоні.
Пристрій плазмового екрану
Друга область застосування плазми - космонавтика, а конкретніше - плазмові двигуни. Такі двигуни працюють на основі газу, зазвичай ксенону, який сильно іонізується в газорозрядної камері. В результаті цього процесу важкі іони ксенону, які до того ж прискорюються магнітним полем, утворюють потужний потік, що створює тягу двигуна.
Найбільше ж надії покладаються на плазму - як на «паливо» для термоядерного реактора. Бажаючи повторити процеси синтезу атомних ядер, що протікають на Сонці, вчені працюють над отриманням енергії синтезу з плазми. Усередині такого реактора сильно розігріте речовина (дейтерій, тритій або навіть гелій-3 ) Знаходиться в стані плазми, і в силу своїх електромагнітних властивостей, утримується за рахунок магнітного поля. Формування більш важких елементів з вихідної плазми відбувається з виділенням енергії.
Пристрій термоядерного реактора
Також плазмові прискорювачі використовуються в експериментах з фізики високих енергій.
Плазма в природі
Матеріали по темі
Стан плазми - найбільш поширена форма речовини, на яку приходиться близько 99% маси всього Всесвіту. Речовина будь-якої зірки - це згусток високотемпературної плазми. Крім зірок, існує і міжзоряне низькотемпературна плазма, яка заповнює космічний простір.
Найяскравішим прикладом є іоносфера Землі, яка представляє собою суміш нейтральних газів (кисню та азоту), а також сильно іонізованого газу. Іоносфера утворюється як наслідок опромінення газу сонячним випромінюванням. Взаємодія ж космічного випромінювання з іоносферою призводить до полярного сяйва.
На Землі плазму можна спостерігати в момент удару блискавки. Електричний іскровий заряд, що протікає в атмосфері, сильно іонізує газ на своєму шляху, утворюючи тим самим плазму. Слід зазначити, що «повноцінна» плазма, як набір окремих заряджених частинок, утворюється при температурах понад 8 000 градусів Цельсія. З цієї причини твердження, що вогонь (температура якого не перевищує 4 000 градусів) - це плазма - лише популярне оману.
comments powered by HyperComments
Сподобалася запис? Розкажи про неї друзям!
Переглядів запису: 7670