В нашей повседневной жизни очень часто можно увидеть вещества в так называемых трех состояниях (агрегатном или физическом) материи, а именно: твердые, жидкие и газовые. Однако есть четвертое физическое состояние материи, это не так часто встречается на Земле, но, как ни странно, считается, что 99% всего, что существует во Вселенной, находится в этом четвертом состоянии, называемом плазма.
Для образования плазмы необходимо, чтобы вещество в газообразном состоянии было нагрето до очень высоких температур, как это бывает, за счет Например, в ядре звезд, таких как наше Солнце, где есть определенные области их поверхности, которые находятся примерно в 84000 ° С.
Плазма имеет температуру примерно 84000 ° C в определенных областях поверхности Солнца.
Эта высокая температура заставляет молекулы газа распадаться, образуя свободные атомы, которые, в свою очередь, теряют и приобретают электроны, генерируя ионы. Итак, мы можем сказать эта плазма образована горячим и плотным набором свободных атомов, электронов и ионов в распределении почти нейтральные (количество положительных и отрицательных частиц практически одинаково), которые имеют поведение коллектив.
Кто-то может сказать, что плазма на самом деле не является четвертым состоянием вещества, но, поскольку это ионизированный газ, она находится в газообразном состоянии. Совершенно верно, что, как и газы, плазма не имеет определенной формы и объема, принимая форму и объем контейнера, в котором она находится. Однако у плазмы есть другие свойства, которые действительно отличают ее от других агрегатных состояний.
Например, поскольку в ней есть заряженные частицы, плазма представляет собой электрический проводник, сильно реагируя на электромагнитные поля и формируя структуры, такие как нити, лучи и двойные слои; с газами дело обстоит иначе.
Интересно также, что плазма не только реагирует, но и генерирует магнитные поля. Это связано с тем, что внутри него образуется электрический ток благодаря свободным электронам, а по закону Ампера образуется электромагнитное поле. Электроны также движутся по кругу в соответствии с магнитным полем плазмы, и при очень высокой температуре это движение может вызвать излучение электромагнитных волн. Примером этих чрезвычайно интенсивных магнитных полей, которые мы можем наблюдать, является образование конвективных столбов тепла от Солнца, которые вызывают солнечные пятна, солнечные ветры и т. Д.
Здесь, на Земле, плазма возникает только в особых случаях. Впервые это было описано при создании Ампула Крукса, разработанный английским физиком Виллианом Круксом (1832-1919) в 1850-х годах, также называемый электронно-лучевая трубка. Это стеклянная трубка, заполненная газами под низким давлением и имеющая электроды, то есть отрицательный полюс (катод) и положительный полюс (анод), подключенные к генератору.
Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)
При приложении высокого напряжения к газу, содержащемуся в ампуле, наблюдается образование исходящих от катода лучей, которые были названы катодные лучи и производят зеленоватую флуоресценцию при попадании на стеклянную стенку ампулы. Таким образом, в ампуле Крукса образуется плазма.
Изображение ампулы Крукса 1
Английский физик Дж. Дж. Томсон (1856-1940) позже использовал эту лампочку для открытия электрона. Подробнее об этом в тексте Эксперимент Томсона с электрическими разрядами. В 1928 г. Ирвинг Ленгмюр он назвал эти катодные лучи «плазмой» из-за способности плазмы электрических разрядов формировать трубки, в которых они генерируются.
Ирвинг Ленгмюр был первым, кто использовал термин «плазма».
Другой пример возникновения плазмы здесь, на Земле, происходит в ядерные термоядерные реакторы, наиболее известным из которых является токамак из Принстона, США, который работает при температуре 100 миллионов градусов Цельсия, которая достигается за счет контролируемых реакций деления. Плазма находится внутри, где происходит управляемый термоядерный синтез легких изотопов водорода и гелия, генерирующий колоссальное количество энергии. Такие же реакции синтеза происходят и на Солнце.
Изображение внутренней части реактора типа Токамак, через которую проходит плазма2
В повседневной жизни мы видим пример плазмы в флюоресцентные лампы и в процессах стерилизация. плазменные лампы, как показано ниже, можно приобрести как сувенир.
В Австралийское и Северное сияние они являются результатом возбуждения атомов и молекул в атмосфере при бомбардировке заряженными частицами, выброшенными из Солнца и отклоненными геомагнитным полем, которые, следовательно, являются естественной плазмой.
* Изображение предоставлено:
[1] Автор: Д-Куру / Wikimedia Commons, Лицензия: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Автор: Майк Гарретт/Wikimedia Commons
Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет
