Fizyka to bardzo interesująca nauka. Czasami zawiera takie pojęcia, o których słyszeliśmy, ale nie mamy prawdziwego pomysłu. A dziś, w dobie rozwoju zaawansowanych technologii, pojęcie plazmy, czyli gazu zjonizowanego, coraz częściej się wymyka. Wielu, słysząc to słowo, jest przerażonych i nawet nie próbuje dowiedzieć się, co to znaczy. Ale wszystko jest bardzo proste, a w tym artykule powiemy Ci, czym jest zjonizowany gaz i jakie ma właściwości.
Zanim udzielimy Ci szczegółowych i wyczerpujących informacji, zróbmy krótką dygresję do historii.
Historia
Plazma, czyli czwarty stan skupienia, została odkryta w 1879 roku przez Williama Crookesa podczas eksperymentów z łukiem elektrycznym. Następnie powstała cała nauka, zwana fizyką plazmy. Skąd wzięła się cała nauka i dlaczego jest potrzebna? Rzecz w tym, że badanie plazmy znalazło wielkie zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i technologii. Ale o tym porozmawiamy nieco później. A teraz trochę o istocie pojęcia „gazu zjonizowanego”.
Co to jest plazma?
To słowo przyszło do rosyjskiego z greckiego. To znaczy „uformowany”, „zrobiony”. I to nie są puste słowa. Jakwiadomo, że zwykły gaz przyjmuje postać naczynia, w którym się znajduje (podobnie jak woda). Dlatego jest chaotyczna i nie ma wyraźnej formy. Jednak plazma jest zupełnie inna. Nic dziwnego, że nazywa się to czwartym stanem skupienia. Radykalnie różni się od wszystkich innych stanów swoimi specjalnymi właściwościami. Faktem jest, że wszystkie atomy tworzące plazmę mają ładunek dodatni lub ujemny.
Zanim porozmawiamy o tym, jak uzyskuje się plazmę i gdzie jest używana, przeanalizujmy aspekty teorii fizyki plazmy, ponieważ będzie to dla nas bardzo przydatne do dalszej narracji.
Teoria plazmy
Na szkolnym kursie chemii dużo czasu poświęca się roztworom i zawartym w nich cząsteczkom. Te naładowane cząstki mają unikalne właściwości i określają wiele fizycznych i chemicznych właściwości różnych układów „rozpuszczalnik-rozpuszczalnik”. Jednak jony (naładowane cząstki w roztworze) istnieją nie tylko w środowisku wodnym.
Jak się okazało, gaz może jonizować i tworzyć atomy z ładunkiem dodatnim lub ujemnym. Może się to zdarzyć w procesie wybijania elektronu z atomu przez siły zewnętrzne. Wyrzucony elektron może również zderzyć się z innym atomem i „wybić” inny elektron. Ale może również wystąpić sytuacja odwrotna: elektron może wlecieć w jon i ponownie utworzyć neutralny atom. A wszystkie te procesy stale zachodzą w plazmie. Jest dość niestabilny z powodu braku sił zewnętrznych, które go wspierają.
Plazmę uzyskuje się głównie w bardzo prosty sposób, dostępny dla każdego z nas w domu: przepuszczając gaz przez łuk elektryczny wysokiego napięcia. Im wyższa temperatura łuku, tym więcej nagrzanej plazmy uzyskujemy na wyjściu. Im wyższe napięcie na jego stykach, tym więcej zjonizowanego gazu uzyskuje się po.
Plazmę można również podzielić na kilka typów. W następnym rozdziale dowiesz się, czym jest plazma (zjonizowany gaz).
Typy plazmy
Ze względu na pochodzenie zjonizowany gaz można podzielić na sztuczny i naturalny. Na pierwszy rzut oka wszystko jest jasne, człowiek z łatwością wytwarza plazmę i wykorzystuje ją do własnych celów (na przykład lampy neonowe, lasery, kontrolowana fuzja termojądrowa). A jaki rodzaj plazmy występuje w naturze? Jej najbardziej znaną manifestacją jest błyskawica.
Zjonizowany gaz może również obejmować takie zjawisko jak zorza polarna, której nie wszyscy mieszkańcy Ziemi mają szczęście obserwować. Ponadto wiatr słoneczny, który istnieje w przestrzeni kosmicznej, jest czwartym stanem materii. Jeśli rozważymy plazmę w szerszym sensie, okazuje się, że należy do niej cała przestrzeń kosmiczna.
Plazmę można również podzielić przez jej temperaturę. Jak wiadomo, im gorętszy gaz, tym bardziej aktywny jest w nim ruch cząsteczek i tym wyższa jest jego energia. Ponieważ plazma jest również gazem, te stwierdzenia są również dla niej prawdziwe. Tak więc, zaczynając od temperatury zjonizowanego gazu, dzieli się go na gorący (temperaturamiliona K i więcej) i zimno (odpowiednio temperatura jest mniejsza niż milion K).
Jest jeszcze jeden wskaźnik - stopień jonizacji. Pokazuje, jaki procent atomów w plazmie rozpadł się na jony. Według tego wskaźnika rozróżnia się gaz wysoko zjonizowany i gaz nisko zjonizowany. Zaliczany jest również do jednej z ogólnie przyjętych klasyfikacji.
Wniosek
Plazma nie jest tak trudna do zrozumienia. Trudności zaczynają się od głębszego zbadania tego. Ale tak można patrzeć na wszystko. Konkretnie nie poruszyliśmy obliczeń matematycznych, aby jak najdokładniej wyjaśnić istotę tego pojęcia. Fizyka jest bardzo ciekawą nauką i trzeba ją studiować, choćby dlatego, że otacza nas we wszystkim i wszędzie. A nasz artykuł ma to udowodnić, ponieważ plazma jest wszędzie wokół nas, tylko czasami nie rozumiemy głębokiej istoty zjawisk z nią związanych.
