ما هي البلازما؟

ا بلازما يُعرف باسم الحالة الفيزيائية الرابعةمن المادة. إنه غاز مؤين ، أي غاز انفصلت إلكترونات جزيئاته.

البلازما في الفيزياء

ا بلازما هو واحد من الأربعة الحالات الأساسية للمادة. إنه أي غاز له الإلكترونات انفصل بسبب كبير زيادة في طاقتك. كل ال غازات التي تتلقى كميات كبيرة بما فيه الكفاية من الطاقة يمكن أن يكون لها ذرات والجزيئات مؤين، أي أن إلكتروناتهم متباعدة لدرجة أنهم لم يعودوا يعانون من جاذبية كهربائية كبيرة لنواتهم الذرية.

ولذلك فإن البلازما تتصرف مثل "سحابة" من البروتونات, النيوترونات والإلكترونات الحرة ، على عكس الغازات التي يتكون منها ذرات و الجزيئاتحيادي. بالإضافة إلى جزيئات الشحنة الكهربائية إيجابي (البروتونات) و نفي (إلكترونات) البلازما تجذب بعضها البعض ، لكنها غير قادرة على الارتباط ، بسبب رائعة● السرعة و الإثارةحراري مشترك في هذه الحالة من المادة.

في الأساس ، ترجع الاختلافات بين الغاز العادي والبلازما إلى عوامل مثل كثافة, درجة الحرارة وحالة التأين ، علاوة على ذلك ، على الرغم من ندرة وجودها على الأرض ، فإن البلازما هي الحالة الجسدية الأكثر شيوعًا من مسألة الكون.

تصدر الغازات المتأينة داخل قبة الكرة الأرضية بالبلازما ضوءًا مرئيًا عند تسريعها بواسطة القطب المركزي.

نظرةأيضا: النظرية الحركية للغازات

ال كثافة من البلازما تقاس بعدد الإلكترونات لكل وحدة حجم ، ويمكن إعطاء درجة الحرارة بدورها في كلاهما كلفنز كم في إلكترون فولت (وحدة قياس للطاقة الحركية للإلكترونات) ، وتشير حالة التأين إلى البلازما المتأينة كليًا أو جزئيًا.

من الممكن بشكل عام الحصول على البلازما عن طريق تسخين الغاز إلى درجات حرارة عالية جدًا ، كما في حالة النجوم وأثناء تكوين التفريغ الكهربائي (أشعة). نسمي هذا النوع البلازما الحرارية، لأن كلا من الإلكترونات والجسيمات المكونة الأخرى لها تحت نفس درجة الحرارة.

نظرةأيضا: الفضول حول الأشعة

ا بلازماغير الحرارية، بدوره ، هو الذي لا يوجد فيه التوازن الحراري بين الإلكترونات الحرة والجسيمات الأخرى في البلازما ، بينما تتحرك الإلكترونات بسرعات عالية جدًا ، مع درجات حرارة أعلى من 10.000ك. في هذا النوع من البلازما ، تكون الجسيمات الأخرى في درجات حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة. يمكنك أن تجده في مصابيح نيون وفي مصابيح الزئبق ، على سبيل المثال.

كيف تتشكل البلازما حبيباتمحمل، يمكن أن تنتج ارتفاعات المجالات المغناطيسية، حيث يتم إنتاج هذه بواسطة حركة في الأحمالاجهزة كهربائية. نقول أنه عندما تكون البلازما قادرة على إنتاج مجال مغناطيسي كبير ، فهي عبارة عن بلازما ممغنطة ، مثل تلك الموجودة في النجوم.

نظرةأيضا:البلازما ، الحالة الفيزيائية الأكثر وفرة في الكون

تميل حركة الجسيمات داخل البلازما إلى أن تكون كذلك أي خسارةفوضوية أن حركة جزيئات الغاز ، منذ أداء رائع القوى الكهربائية و مغناطيسي يمكن أن تعزز التذبذبات الدورية في البلازما. ما يجعل الأمر صعبًا عليه الاصطدامات بين الجسيمات ، والتي عند حدوثها تنتج تجمعات من الجسيمات. الى ابعد حدسريع، كما في حالة البلازما الموجودة في الغلاف الجوي المحيط بـ شمس مما يؤدي إلى ظهور الرياح الشمسية.

خاصية أخرى مثيرة للاهتمام للبلازما هي ارتفاعها التوصيلكهربائي. بشكل عام ، يمكن اعتبار موصلية البلازما على أنها لانهائي بعد كل شيء ، لا توجد حدود مفروضة على نقل الشحنات الكهربائية في الوسائط البلازمية. في المقابل ، تتمتع الغازات ، كقاعدة عامة ، بمقاومة كهربائية عالية ، كما في حالة الغازات من الغلاف الجوي الأرضي، والتي تتحول إلى بلازما ، مما يسمح بتكوين الأشعة عندما يكون المجال الكهربائي أكبر من 30000 كيلو فولت / سم تتشكل في هذا الوسط.

الرياح الشمسية عبارة عن بلازما تتكون من جزيئات مشحونة عالية الطاقة.

أمثلة

→ الشفق القطبي

تبعث الشمس كمية كبيرة من الجسيمات المشحونة كهربائيًا باتجاه الأرض بسرعات تقترب من سرعة الضوء. عندما تتفاعل هذه الجسيمات مع المجال المغناطيسي للأرض ، والذي يكون أكثر كثافة في القطبين الشمالي والجنوبي ، فإنها تنحرف وتتحرك في شكل حلزوني.

يتسبب التسارع الذي تكتسبه جزيئات الرياح الشمسية في إصدار إشعاع مرئي ، مما يؤدي إلى ظهور ظاهرة الشفق القطبي ، المعروف أيضًا باسم الاضواء الشمالية. نظرًا لأنه تدفق للجسيمات الحرة والمشحونة كهربائيًا ، يمكننا القول إن الشفق القطبي ينتج بالقرب من القطبين بسبب تفاعل البلازما الشمسية مع المجال المغناطيسي ساكن الأرض.

نظرةأيضا:فيزياء الشفق القطبي

→ مصابيح الزئبق

تستخدم مصابيح الزئبق على نطاق واسع في إنارة الشوارع. ينبعث الضوء الناتج عن هذا النوع من المصابيح بواسطة بلازما الزئبق.

في هذه المصابيح ، يتم تطبيق فرق جهد كبير بين قطبين ، الغاز الأرجون، الموجود داخل لمبة المصباح ، يعزز تكوين a قوس بين قطبين. ثم تنخفض المقاومة الكهربائية للأقطاب ، زيادة التيار الكهربائي وبدء عملية اشتعال الزئبق الذي يتبخر. بعد بضع دقائق ، يرتفع ضغط غاز الزئبق ودرجة حرارته ، وانبعاثه ضوء مرئي يقدم لك أقصى قيمة.

→ مصابيح فلورسنت

واحد تناوب فرق الجهد يتم تطبيقه في ينتهي المصباح الذي يحتوي على غازات تحت ضغط منخفض. بهذه الطريقة ، تفقد الذرات جزءًا من إلكتروناتها ، وتتشكل البلازما المتأينة جزئياً كثافة منخفضة ودرجة حرارة منخفضة. تنبعث التصادمات بين الذرات الأشعة فوق البنفسجيةالذي يمتص.

→ مصابيح النيون

تحتوي مصابيح النيون على غاز النيون تحت ضغوط منخفضة ، والتي ، عند تعرضها للتيارات الكهربائية ، تتأين وتنبعث منها ضوء مرئي. تستخدم المصابيح من هذا النوع في الواجهات المضيئة وفي المصابيح الأمامية للسيارات وكذلك في الديكورات.

نظرةأيضا: المصابيح الفلورية والمتوهجة

→ البرق (تصريفات الغلاف الجوي)

الأشعة التفريغ الكهربائي الكبير التي تحدث في الهواء. أثناء تكوين البرق ، يتم إجراء عدد كبير من الإلكترونات عبر الهواء. يتسبب مرور الإلكترونات في تصرف غازات الغلاف الجوي مثل البلازما ، وذلك بسبب الارتفاع المفاجئ في درجة الحرارة. الهواء الجوي عازل للغاية ، ومع ذلك ، تحت الحقول الكهربائية العالية، يصبح موصل. في هذا النظام ، يمكن أن تصل درجة حرارة بلازما الغلاف الجوي 30،000 ك.

→ كرة البلازما

كرات البلازما تستخدم كديكور. إنها كرات زجاجية صغيرة تحتوي على بعض الغازات النبيلة بالداخل. في كرات البلازما ، أ خليط الغاز عند ضغط منخفض يتم تحفيزها بواسطة أ قطب مركزي في عاليالجهد االكهربى. ينتج المجال الكهربائي الكبير داخل الكرة الأرضية مجالات كهربائية متذبذبة تؤين الغاز ، ثم ينبعث منها ضوء مرئي.

→توكاماك

ا توكاماك إنها جهاز إنتاج الطاقة، إنه مفاعل اندماج نووي بارد تجريبي. داخل بلازما هيدروجين محصور بمجال مغناطيسي كبير.

لتوليد الطاقة ، يحتوي Tokamak على حزمتين من البلازما تدوران بسرعات عالية وفي الداخل الحواس المعاكسة، بينما تكون محصورة في مسار دائري ، تحت تأثير مجال مغناطيسي شديد. عندما تكون جزيئات تصطدم أشعة البلازما أماميًا ، يمكن أن تندمج ذراتها ، وتنتج كمية هائلة من الطاقة.

→ الرياح الشمسية

ا الرياح الشمسية إنها ظاهرة تنتجها الشمس. تنتج الشمس طاقتها الخاصة من خلال اندماج ذرات الهيدروجين، مما أدى إلى ظهور ذرات من الهيليوم. ومع ذلك ، يتم إخراج بعض هذه الجسيمات من سطحه وتصل إلى الأرض ، مما يؤدي إلى ظهور ظواهر مثل الشفق القطبي.

بعبارات بسيطة ، الرياح الشمسية هي شكل من أشكال البلازما التي تنتجها الشمس عبر الاندماج النووي. تنتقل هذه البلازما سرعات فائقة و يحمل الكثير من الطاقة. عندما تضرب الرياح الشمسية الأرض ، يمكن أن تؤثر على عمليات الاتصالات بسبب مجالها الكهرومغناطيسي المكثف.

بي. رافائيل هيلربروك

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-plasma.htm