G Mūsu ikdienas dzīvē ir ļoti bieži redzēt vielas tā sauktajos trīs matērijas stāvokļos (agregācijas vai fizikālās), kas ir: cieta, šķidra un gāze. Tomēr ir a matērijas ceturtais fiziskais stāvoklis, tas šeit uz Zemes nav tik izplatīts, bet dīvainā kārtā tiek uzskatīts 99% viss, kas pastāv Visumā, atrodas šajā ceturtajā stāvoklī, ko sauc par plazma.
Lai izveidotu plazmu, ir nepieciešams, lai viela gāzveida stāvoklī tiktu uzkarsēta līdz ļoti augstai temperatūrai, kā tas notiek, piemērs, zvaigžņu kodolā, piemēram, mūsu Saule, kur ir daži to virsmas reģioni, kas atrodas aptuveni 84 000 ° C.
Dažos Saules virsmas reģionos plazma atrodas aptuveni 84 000 ° C temperatūrā
Šī augstā temperatūra izraisa gāzes molekulu sadalīšanos, veidojot brīvus atomus, kas savukārt zaudē un iegūst elektronus, radot jonus. Tātad mēs varam teikt ka plazmu veido karsts un blīvs brīvo atomu, elektronu un jonu kopums sadalījumā gandrīz neitrāls (pozitīvo un negatīvo daļiņu skaits ir praktiski vienāds), kurām ir uzvedība kolektīvs.
Daži varētu teikt, ka plazma patiesībā nav matērijas ceturtais stāvoklis, bet tā kā tā ir jonizēta gāze, tā ir gāzveida stāvoklī. Ir taisnība, ka plazmai, tāpat kā gāzēm, nav noteiktas formas un tilpuma, pieņemot to saturošā trauka formu un tilpumu. Tomēr plazmai ir citas īpašības, kas to patiešām atšķir no citiem agregācijas stāvokļiem.
Piemēram, tā kā tajā ir uzlādētas daļiņas, plazma ir a elektriskais vadītājs, spēcīgi reaģējot uz elektromagnētiskajiem laukiem un veidojot struktūras, piemēram, pavedienus, starus un dubultos slāņus; tas nav gadījumā ar gāzēm.
Tas ir arī interesanti, ka plazma ne tikai reaģē, bet arī ģenerē magnētiskos laukus. Tas ir tāpēc, ka, pateicoties tā brīvajiem elektroniem, tā iekšpusē veidojas elektriskā strāva, un, saskaņā ar Amperes likumu, veidojas elektromagnētiskais lauks. Elektroni pārvietojas arī apļveida veidā atbilstoši plazmas magnētiskajam laukam, un, ja temperatūra ir ļoti augsta, šī kustība var izraisīt elektromagnētisko viļņu emisiju. Šo ārkārtīgi intensīvo magnētisko lauku, ko mēs varam novērot, piemērs ir Saules siltuma konvekcijas kolonnu veidošanās, kas izraisa saules plankumus, saules vējus utt.
Šeit, uz Zemes, plazma notiek tikai īpašās situācijās. Pirmo reizi tas tika aprakstīts, veidojot Krouka ampula, 1850. gados izstrādājis angļu fiziķis Vilians Kruks (1832-1919), saukts arī katodstaru caurule. Tā ir stikla caurule, kas piepildīta ar gāzēm zemā spiedienā un kurai ir elektrodi, tas ir, negatīvais pols (katods) un pozitīvais pols (anods), kas savienots ar ģeneratoru.
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)
Kad ampulā esošajai gāzei tiek piemērots augstspriegums, tiek novērots no katoda nākošo staru veidošanās, ko sauca par katoda stari un iegūstot zaļganu fluorescenci, kad tās ietriecas ampulas stikla sienā. Tādējādi plazma tiek veidota Krookes ampulā.
Krouka ampulas attēls 1
Angļu fiziķis Dž. Dž. Tomsons (1856-1940) vēlāk izmantoja šo spuldzi, lai atklātu elektronu. Vairāk par to skatiet tekstā Tomsona eksperiments ar elektriskām izlādēm. 1928. gadā Ērvings Langmuirs viņš šos katoda starus nosauca par "plazmu", jo elektrisko izlādējumu plazmas spēja pati saplūst caurulēs, kur tie rodas.
Ērvings Langmuirs pirmais lietoja terminu "plazma"
Vēl viens plazmas sastopamības piemērs šeit uz Zemes ir kodolsintēzes reaktori, no kuriem pazīstamākais ir Tokamaks no Prinstonas, Amerikas Savienotajās Valstīs, kas darbojas 100 miljonu grādu pēc Celsija temperatūrā, kas tiek sasniegts ar kontrolētām dalīšanās reakcijām. Plazma ir ieslodzīta iekšpusē, kur tiek kontrolēta ūdeņraža un hēlija vieglo izotopu kodolsintēze, radot kolosālu enerģijas daudzumu. Šīs pašas kodolsintēzes reakcijas notiek uz Saules.
Tokamak tipa reaktora iekšpuses attēls, caur kuru iziet plazma2
Ikdienā mēs redzam plazmas piemēru dienasgaismas spuldzes un procesos sterilizācija. plazmas lampas, tāpat kā zemāk redzamo, var iegādāties kā suvenīrs.
Plkst Austrālijas un boreālās auroras tie ir atmosfērā esošo atomu un molekulu ierosmes rezultāts, kad tos bombardē no Saules izstumtas un ģeomagnētiskā lauka novirzītas lādētas daļiņas, tāpēc tās ir dabiskas plazmas.
* Attēlu kredīti:
[1] Autors: D-Kuru / Wikimedia Commons, Licence: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Autors: Maiks Garets/Wikimedia Commons
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju
