G В нашето ежедневие е много често да виждаме вещества в т. Нар. Три състояния (агрегация или физическо) на материята, които са: твърдо вещество, течност и газ. Има обаче четвърто физическо състояние на материята, което не е толкова често тук на Земята, но колкото и да е странно, се смята, че 99% от всичко, което съществува във Вселената, е в това четвърто състояние, наречено плазма.
За да се образува плазмата, е необходимо материята в газообразно състояние да се нагрява до много високи температури, както се случва, чрез например в ядрото на звездите, като нашето Слънце, където има определени области от тяхната повърхност, които се намират приблизително 84 000 ° С.
Плазмата е с температура приблизително 84 000 ° C в определени области на слънчевата повърхност
Тази висока температура кара газовите молекули да се разпадат, образувайки свободни атоми, които от своя страна губят и получават електрони, генерирайки йони. Така че можем да кажем че плазмата се образува от горещ и плътен набор от свободни атоми, електрони и йони, в разпределение почти неутрални (броят на положителните и отрицателните частици е практически равен), които имат поведение колективна.
Някои биха могли да кажат, че плазмата всъщност не е четвърто състояние на материята, но тъй като тя е йонизиран газ, тя е в газообразно състояние. Съвсем вярно е, че подобно на газовете плазмата няма определена форма и обем, като приема формата и обема на контейнера, който я съдържа. Плазмата обаче има и други свойства, които наистина я отличават от другите агрегатни състояния.
Например, тъй като има заредени частици, плазмата е a електрически проводник, реагиращ силно на електромагнитни полета и образувайки структури като нишки, лъчи и двойни слоеве; това не е случаят с газовете.
Интересно е също, че плазмата не само реагира, но и генерира магнитни полета. Това е така, защото вътре в него се образува електрически ток, благодарение на неговите свободни електрони и, съгласно закона на Ампера, се образува електромагнитно поле. Електроните също се движат кръгово в зависимост от магнитното поле на плазмата и при много висока температура това движение може да причини излъчването на електромагнитни вълни. Пример за тези изключително интензивни магнитни полета, които можем да наблюдаваме, е образуването на конвекционни колони от топлина от Слънцето, които пораждат слънчеви петна, слънчеви ветрове и т.н.
Тук на Земята плазмата се среща само в специални ситуации. За първи път беше описано при създаването на Ампула на Крукс, разработен от английския физик Уилиан Крукс (1832-1919) през 1850-те, наричан още електроннолъчева тръба. Това е стъклена тръба, пълна с газове при ниско налягане и която има електроди, тоест отрицателен полюс (катод) и положителен полюс (анод), свързани към генератор.
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
Когато се приложи високо напрежение към газа, съдържащ се в ампулата, се наблюдава образуването на лъчи, идващи от катода, които бяха наречени катодни лъчи и произвеждат зеленикава флуоресценция, когато ударят стъклената стена на ампулата. По този начин плазмата се генерира в ампулата на Крукс.
Изображение на ампула на Crookes 1
Английският физик Дж. J. По-късно Томсън (1856-1940) използва тази крушка, за да открие електрона. Вижте повече за това в текста Експериментът на Томсън с електрически разряди. През 1928 г. Ървинг Лангмюр той нарече тези катодни лъчи „плазма“ поради способността на плазмата от електрически разряди да се формова в тръбите, където те се генерират.
Ървинг Лангмюр е първият, който използва термина „плазма“
Друг пример за появата на плазма тук на Земята се среща в реактори за ядрен синтез, най-известният от които е Токамак от Принстън, САЩ, който работи при температура от 100 милиона градуса по Целзий, което се постига чрез контролирани реакции на делене. Плазмата е затворена вътре, където има контролирано термоядрено сливане на леки изотопи на водород и хелий, генерирайки колосално количество енергия. Същите тези реакции на синтез се провеждат и на Слънцето.
Изображение на вътрешността на реактор тип Токамак, през който преминава плазмата2
В ежедневието виждаме пример за плазма в флуоресцентни лампи и в процеси на стерилизация. плазмени лампи, като показания по-долу, може да бъде закупен като сувенир.
В Austral и Boreal полярни сияния те са резултат от възбуждането на атоми и молекули в атмосферата, когато се бомбардират от заредени частици, изхвърлени от Слънцето и отклонени от геомагнитното поле, като следователно са естествени плазми.
* Кредити за изображения:
[1] Автор: D-Kuru / Wikimedia Commons, Разрешително: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Автор: Майк Гарет/Wikimedia Commons
От Дженифър Фогаса
Завършва химия
