I vores daglige liv er det meget almindeligt at se stoffer i de såkaldte tre tilstande (sammenlægning eller fysisk) af stof, som er: fast, flydende og gas. Der er dog en fjerde fysiske tilstand af materie, det er ikke så almindeligt her på Jorden, men mærkeligt nok antages det at 99% af alt, hvad der findes i universet, er i denne fjerde tilstand, kaldet plasma.
For at danne plasmaet er det nødvendigt, at sagen i luftformig tilstand opvarmes til meget høje temperaturer, som det sker, ved eksempel i kernen af stjerner, som f.eks. vores sol, hvor der er visse områder af deres overflade, der er i ca. 84.000 ° C.
Plasmaet har en temperatur på ca. 84.000 ° C i visse områder af solens overflade
Denne høje temperatur får gasmolekylerne til at bryde op og danner frie atomer, som igen mister og vinder elektroner og genererer ioner. Så vi kan sige at plasma dannes af et varmt og tæt sæt frie atomer, elektroner og ioner i en distribution næsten neutral (antallet af positive og negative partikler er praktisk talt ens), som har adfærd kollektive.
Nogle vil måske sige, at plasma faktisk ikke er en fjerde tilstand af stof, men da det er en ioniseret gas, er den i gasform. Det er ganske rigtigt, at plasma, ligesom gasser, ikke har nogen defineret form og volumen, forudsat at formen og volumenet af beholderen, der indeholder det, antages. Imidlertid har plasma andre egenskaber, der virkelig adskiller det fra andre aggregeringstilstande.
Da plasma f.eks. Har ladede partikler, er det en elektrisk leder, reagerer stærkt på elektromagnetiske felter og danner strukturer såsom filamenter, stråler og dobbeltlag; dette er ikke tilfældet med gasser.
Det er også interessant, at plasmaet ikke kun reagerer, men også genererer magnetfelter. Dette skyldes, at der dannes en elektrisk strøm inde i det takket være dets frie elektroner, og ifølge Ampere's lov dannes et elektromagnetisk felt. Elektroner bevæger sig også på en cirkulær måde i henhold til plasmas magnetfelt, og med meget høj temperatur kan denne bevægelse forårsage emission af elektromagnetiske bølger. Et eksempel på disse ekstremt intense magnetfelter, som vi kan observere, er dannelsen af konvektionssøjler af varme fra solen, som giver anledning til solpletter, solvind osv.
Her på Jorden forekommer plasma kun i specielle situationer. Første gang det blev beskrevet var oprettelsen af Crookes ampul, udviklet af den engelske fysiker Willian Crookes (1832-1919) i 1850'erne, også kaldet katodestrålerør. Det er et glasrør, fyldt med gasser ved lavt tryk, og som har elektroder, det vil sige en negativ pol (katode) og en positiv pol (anode), der er forbundet til en generator.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
Når der tilføres en høj spænding til gassen indeholdt i ampullen, observeres dannelsen af stråler, der kommer fra katoden, som blev kaldt katodestråler og producerer en grønlig fluorescens, når de rammer ampullens glasvæg. Således genereres plasma i Crookes 'ampul.
Crookes ampulbillede 1
Den engelske fysiker J. J. Thomson (1856-1940) brugte senere denne pære til at opdage elektronen. Se mere om dette i teksten Thomsons eksperiment med elektriske afladninger. I 1928 Irving Langmuir han kaldte disse katodestråler "plasma" på grund af plasmaets evne til at udlede elektriske udladninger i rørene, hvor de dannes.
Irving Langmuir var den første til at bruge udtrykket "plasma"
Et andet eksempel på forekomst af plasma her på Jorden forekommer i kernefusionsreaktorer, hvoraf den bedst kendte er Tokamak, fra Princeton, USA, der arbejder ved en temperatur på 100 millioner grader Celsius, hvilket opnås gennem kontrollerede fissionsreaktioner. Plasmaet er fanget inde, hvor der er kontrolleret termonuklear fusion af lette isotoper af hydrogen og helium, der genererer en kolossal mængde energi. De samme fusionsreaktioner finder sted på solen.
Billede af det indre af en Tokamak-reaktor, gennem hvilken plasmaet passerer2
I hverdagen ser vi et eksempel på plasma i lysstofrør og i processer af sterilisering. plasmalamper, som den, der er vist nedenfor, kan købes som souvenir.
På Austral og Boreal auroras de er resultatet af excitering af atomer og molekyler i atmosfæren, når de bombarderes af ladede partikler udstødt fra Solen og afbøjes af det geomagnetiske felt, og er derfor naturlige plasmas.
* Billedkreditter:
[1] Forfatter: D-Kuru / Wikimedia Commons, Licens: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Forfatter: Mike Garrett/Wikimedia Commons
Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi
