Στην καθημερινή μας ζωή, είναι πολύ κοινό να βλέπουμε ουσίες στις λεγόμενες τρεις καταστάσεις (συσσωμάτωση ή φυσική) ύλης, οι οποίες είναι: στερεό, υγρό και αέριο. Ωστόσο, υπάρχει ένα τέταρτη φυσική κατάσταση της ύλης, αυτό δεν είναι τόσο κοινό εδώ στη Γη, αλλά περίεργα, πιστεύεται ότι 99% από ό, τι υπάρχει στο σύμπαν βρίσκεται σε αυτήν την τέταρτη κατάσταση, που ονομάζεται πλάσμα αίματος.
Για να σχηματιστεί το πλάσμα, είναι απαραίτητο η ύλη σε αέρια κατάσταση να θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, όπως συμβαίνει, από για παράδειγμα, στον πυρήνα των αστεριών, όπως ο Ήλιος μας, όπου υπάρχουν ορισμένες περιοχές της επιφάνειάς τους που βρίσκονται περίπου 84.000 ° C.
Το πλάσμα είναι σε θερμοκρασία περίπου 84.000 ° C σε ορισμένες περιοχές της επιφάνειας του ήλιου
Αυτή η υψηλή θερμοκρασία προκαλεί τη διάσπαση των μορίων αερίου, σχηματίζοντας ελεύθερα άτομα, τα οποία, με τη σειρά τους, χάνουν και αποκτούν ηλεκτρόνια, δημιουργώντας ιόντα. Έτσι μπορούμε να πούμε ότι το πλάσμα σχηματίζεται από ένα ζεστό και πυκνό σύνολο ελεύθερων ατόμων, ηλεκτρονίων και ιόντων, σε μια κατανομή σχεδόν ουδέτερο (ο αριθμός των θετικών και αρνητικών σωματιδίων είναι σχεδόν ίσος), τα οποία έχουν συμπεριφορά συλλογικός.
Κάποιοι μπορεί να λένε ότι το πλάσμα δεν είναι στην πραγματικότητα μια τέταρτη κατάσταση της ύλης, αλλά επειδή είναι ένα ιονισμένο αέριο, βρίσκεται σε αέρια κατάσταση. Είναι αλήθεια ότι, όπως τα αέρια, το πλάσμα δεν έχει καθορισμένο σχήμα και όγκο, υποθέτοντας το σχήμα και τον όγκο του περιέκτη που το περιέχει. Ωστόσο, το πλάσμα έχει άλλες ιδιότητες που το διακρίνουν πραγματικά από άλλες καταστάσεις συσσωμάτωσης.
Για παράδειγμα, δεδομένου ότι έχει φορτισμένα σωματίδια, το πλάσμα είναι a ηλεκτρικός αγωγός, ανταποκρίνεται έντονα στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και σχηματίζει δομές όπως νημάτια, ακτίνες και διπλά στρώματα αυτό δεν συμβαίνει με τα αέρια.
Είναι επίσης ενδιαφέρον ότι το πλάσμα όχι μόνο αντιδρά, αλλά και παράγει μαγνητικά πεδία. Αυτό συμβαίνει επειδή ένα ηλεκτρικό ρεύμα σχηματίζεται μέσα του, χάρη στα ελεύθερα ηλεκτρόνια του και, σύμφωνα με τον νόμο του Ampere, σχηματίζεται ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Τα ηλεκτρόνια κινούνται επίσης με κυκλικό τρόπο σύμφωνα με το μαγνητικό πεδίο του πλάσματος, και με τη θερμοκρασία πολύ υψηλή, αυτή η κίνηση μπορεί να προκαλέσει την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ένα παράδειγμα αυτών των εξαιρετικά έντονων μαγνητικών πεδίων που μπορούμε να παρατηρήσουμε είναι ο σχηματισμός στηλών θερμότητας από τον Ήλιο, οι οποίες δημιουργούν ηλιακές κηλίδες, ηλιακούς ανέμους κ.λπ.
Εδώ στη Γη, το πλάσμα εμφανίζεται μόνο σε ειδικές καταστάσεις. Η πρώτη φορά που περιγράφηκε ήταν στη δημιουργία του Κρουαζιέρες αμπούλα, αναπτύχθηκε από τον Άγγλο φυσικό Willian Crookes (1832-1919) το 1850, που ονομάζεται επίσης καθοδικός σωλήνας ακτίνων. Είναι ένας γυάλινος σωλήνας, γεμάτος με αέρια σε χαμηλή πίεση, και ο οποίος έχει ηλεκτρόδια, δηλαδή έναν αρνητικό πόλο (κάθοδο) και έναν θετικό πόλο (άνοδο), συνδεδεμένο με μια γεννήτρια.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Όταν εφαρμόζεται υψηλή τάση στο αέριο που περιέχεται στην αμπούλα, παρατηρείται ο σχηματισμός ακτίνων που προέρχονται από την κάθοδο, οι οποίες ονομάστηκαν ακτίνες καθόδου και παράγουν ένα πρασινωπό φθορισμό όταν χτυπούν το γυάλινο τοίχωμα της αμπούλας. Έτσι, το πλάσμα παράγεται στην αμπούλα του Crookes.
Κρουαζιέρες φιαλλιδίου 1
Ο Άγγλος φυσικός J. Ι. Ο Thomson (1856-1940) αργότερα χρησιμοποίησε αυτόν τον λαμπτήρα για να ανακαλύψει το ηλεκτρόνιο. Δείτε περισσότερα σχετικά με αυτό στο κείμενο Το πείραμα του Thomson με ηλεκτρικές εκκενώσεις. Το 1928, Ίρβινγκ Λανγκμούρ Κάλεσε αυτές τις ακτίνες καθόδου «πλάσμα» λόγω της ικανότητας του πλάσματος των ηλεκτρικών εκκενώσεων να σχηματίζεται στους σωλήνες όπου παράγονται.
Ο Irving Langmuir ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τον όρο «πλάσμα»
Ένα άλλο παράδειγμα της εμφάνισης πλάσματος εδώ στη Γη εμφανίζεται στο αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης, το πιο γνωστό από τα οποία είναι το Tokamak, από το Princeton, Ηνωμένες Πολιτείες, το οποίο λειτουργεί σε θερμοκρασία 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, η οποία επιτυγχάνεται μέσω αντιδράσεων ελεγχόμενης σχάσης. Το πλάσμα παγιδεύεται μέσα, όπου υπάρχει ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη ελαφρών ισοτόπων υδρογόνου και ηλίου, δημιουργώντας μια κολοσσιαία ποσότητα ενέργειας. Αυτές οι ίδιες αντιδράσεις σύντηξης λαμβάνουν χώρα στον Ήλιο.
Εικόνα του εσωτερικού ενός αντιδραστήρα τύπου Tokamak, μέσω του οποίου διέρχεται το πλάσμα2
Στην καθημερινή ζωή, βλέπουμε ένα παράδειγμα πλάσματος στο λαμπτήρες φθορισμού και σε διαδικασίες του αποστείρωση. λαμπτήρες πλάσματος, όπως αυτή που φαίνεται παρακάτω, μπορεί να αγοραστεί ως Ενθύμιο.
Στο Αυστραλοί και βόρειοι αύρες Είναι το αποτέλεσμα της διέγερσης ατόμων και μορίων στην ατμόσφαιρα, όταν βομβαρδίζονται από φορτισμένα σωματίδια που εκδιώκονται από τον Ήλιο και εκτρέπονται από το γεωμαγνητικό πεδίο, ως εκ τούτου, φυσικά πλάσματα.
* Πιστώσεις εικόνας:
[1] Συγγραφέας: D-Kuru / Wikimedia Commons, Άδεια: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Συγγραφέας: Μάικ Γκάρετ/Wikimedia Commons
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
