ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ძალიან ხშირად გვხვდება ნივთიერებების ე.წ. სამ მდგომარეობაში (აგრეგაცია ან ფიზიკური), რომლებიც: მყარი, თხევადი და გაზი. ამასთან, არსებობს ა მატერიის მეოთხე ფიზიკური მდგომარეობა, ეს აქ დედამიწაზე არც ისე გავრცელებულია, მაგრამ უცნაურად საკმარისია, რომ ითვლება 99% სამყაროს არსებობის ყველაფერი ამ მეოთხე მდგომარეობაშია, რომელსაც ეწოდება პლაზმა.
პლაზმის ფორმირების მიზნით აუცილებელია აირისებრ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერება თბება ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, როგორც ეს ხდება მაგალითად, ვარსკვლავების ბირთვში, მაგალითად, ჩვენს მზეზე, სადაც მათი ზედაპირის გარკვეული რეგიონებია დაახლოებით 84,000 ° C.
პლაზმა მზის ზედაპირის გარკვეულ რეგიონებში დაახლოებით 84,000 ° C ტემპერატურაზეა
ეს მაღალი ტემპერატურა იწვევს გაზის მოლეკულების დაშლას, წარმოქმნის თავისუფალ ატომებს, რომლებიც, თავის მხრივ, კარგავენ ელექტრონებს და წარმოქმნიან იონებს. ასე რომ, შეგვიძლია ვთქვათ რომ პლაზმა წარმოიქმნება თავისუფალი ატომების, ელექტრონების და იონების ცხელი და მკვრივი ნაკრებით, განაწილებით თითქმის ნეიტრალური (დადებითი და უარყოფითი ნაწილაკების რაოდენობა პრაქტიკულად თანაბარია), რომლებსაც აქვთ ქცევა კოლექტიური.
ზოგმა შეიძლება თქვას, რომ პლაზმა სინამდვილეში არ არის მატერიის მეოთხე მდგომარეობა, მაგრამ რადგან ეს არის იონიზებული გაზი, იგი აირულ მდგომარეობაშია. მართალია, რომ გაზების მსგავსად, პლაზმასაც არ აქვს განსაზღვრული ფორმა და მოცულობა, თუ ვიცავთ მასში შემავალი ჭურჭლის ფორმას და მოცულობას. ამასთან, პლაზმას აქვს სხვა თვისებები, რომლებიც ნამდვილად განასხვავებს მას აგრეგაციის სხვა მდგომარეობებისგან.
მაგალითად, მას შემდეგ, რაც მას აქვს დამუხტული ნაწილაკები, პლაზმა არის a ელექტრული კონდუქტორი, მკაცრად რეაგირებს ელექტრომაგნიტურ ველებზე და ქმნის სტრუქტურებს, როგორიცაა ძაფები, სხივები და ორმაგი შრეები; ეს არ არის გაზების შემთხვევაში.
საინტერესოა ისიც, რომ პლაზმა არა მხოლოდ რეაგირებს, არამედ ასევე წარმოქმნის მაგნიტურ ველებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ მის შიგნით ელექტროენერგია წარმოიქმნება, თავისუფალი ელექტრონების წყალობით და, ამპერეს კანონის თანახმად, წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ველი. ელექტრონები ასევე წრიულად მოძრაობენ პლაზმის მაგნიტური ველის შესაბამისად, ხოლო ძალიან მაღალი ტემპერატურის პირობებში ამ მოძრაობამ შეიძლება გამოიწვიოს ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყოფა. ამ უკიდურესად ინტენსიური მაგნიტური ველების მაგალითი, რომელთა დაკვირვებაც შეგვიძლია არის მზისგან სითბოს კონვექციური სვეტების წარმოქმნა, რომლებიც წარმოქმნიან მზის ლაქებს, მზის ქარებს და ა.შ.
დედამიწაზე, პლაზმა ხდება მხოლოდ სპეციალურ სიტუაციებში. პირველად იგი აღწერილი იყო თაღლითების ამპულა, შემუშავებულია ინგლისელი ფიზიკოსი ვილიან კრუკსის (1832-1919) მიერ 1850-იან წლებში, ასევე მოუწოდა კათოდური სხივი. ეს არის შუშის მილი, გაზებით სავსე დაბალი წნევის დროს და რომელსაც აქვს ელექტროდები, ანუ უარყოფითი ბოძი (კათოდი) და პოზიტიური ბოძი (ანოდი), რომელიც დაკავშირებულია გენერატორთან.
ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)
ამპულაში შემავალ გაზზე მაღალი ძაბვის დაფიქსირებისას შეინიშნება კათოდიდან გამოსული სხივების წარმოქმნა, რომლებსაც ე.წ. კათოდური სხივები და წარმოქმნიან მომწვანო ფლუორესცენტს, როდესაც ისინი ამპულის მინის კედელზე მოხვდებიან. ამრიგად, კროუკსის ამპულაში წარმოიქმნება პლაზმა.
Crookes ამპულა გამოსახულება 1
ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯ. ჯ. ტომსონმა (1856-1940) მოგვიანებით გამოიყენა ეს ნათურა ელექტრონის აღმოსაჩენად. ამის შესახებ იხილეთ ტექსტში ტომსონის ექსპერიმენტი ელექტრული განმუხტვების შესახებ. 1928 წელს ირვინგ ლანგმუარი მან ამ კათოდურ სხივებს "პლაზმა" უწოდა, რადგან ელექტრული განმუხტვების პლაზმური შესაძლებლობა იქმნება თავად მილებში, სადაც ისინი წარმოიქმნება.
ირვინგ ლანგმუარმა პირველმა გამოიყენა ტერმინი "პლაზმა"
აქ დედამიწაზე პლაზმის წარმოქმნის კიდევ ერთი მაგალითი ხდება ბირთვული შერწყმის რეაქტორები, რომელთაგან ყველაზე ცნობილია ტოკამაკი, პრინსტონიდან, აშშ, რომელიც მუშაობს 100 მილიონი გრადუსი ცელსიუსის ტემპერატურაზე, რაც მიიღწევა კონტროლირებადი გახლეჩის რეაქციების საშუალებით. პლაზმა ხაფანგშია შიგნით, სადაც კონტროლდება წყალბადის და ჰელიუმის მსუბუქი იზოტოპების თერმობირთვული შერწყმა, რაც ქმნის ენერგიის კოლოსალურ რაოდენობას. იგივე შერწყმის რეაქციები ხდება მზეზე.
ტოკამაკის ტიპის რეაქტორის ინტერიერის გამოსახულება, რომელშიც პლაზმა გადის2
ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ჩვენ ვხედავთ პლაზმის მაგალითს ფლუორესცენტური ნათურები და პროცესებში სტერილიზაცია. პლაზმური ნათურებიროგორც ქვემოთ ნაჩვენებია, შეგიძლიათ შეიძინოთ როგორც სუვენირი.
საათზე ავსტრალიური და ბორეალური აურორა ისინი ატმოსფეროში ატომებისა და მოლეკულების აგზნების შედეგია, როდესაც დაბომბულია მზიდან გამოდევნილი და გეომაგნიტური ველის მიერ გადახრილი დამუხტული ნაწილაკებით, ამიტომ ბუნებრივი პლაზმებია.
* გამოსახულების კრედიტები:
[1] ავტორი: D-Kuru / Wikimedia Commons, ლიცენზია: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] ავტორი: მაიკ გარეტი/ვიკიმედია Commons
ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია
