G V našem vsakdanjem življenju je zelo pogosto videti snovi v tako imenovanih treh stanjih (agregacija ali fizično) snovi, ki so: trdna snov, tekočina in plin. Vendar obstaja četrto fizikalno stanje snovi, to na Zemlji ni tako pogosto, a čudno je, verjamejo, da 99% vsega, kar obstaja v vesolju, je v tem četrtem stanju, imenovanem plazmi.
Za tvorbo plazme je treba snov v plinastem stanju segreti na zelo visoke temperature, tako kot na primer v jedru zvezd, kot je naše Sonce, kjer so nekatera območja njihove površine približno v 84.000 ° C.
Plazma ima v nekaterih predelih sončne površine temperaturo približno 84.000 ° C
Ta visoka temperatura povzroči, da se molekule plinov razpadejo in tvorijo proste atome, ki nato izgubljajo in pridobivajo elektrone, ki ustvarjajo ione. Tako lahko rečemo da plazmo tvori vroč in gost sklop prostih atomov, elektronov in ionov v porazdelitvi skoraj nevtralni (število pozitivnih in negativnih delcev je praktično enako), ki imajo vedenje kolektivni.
Nekateri bi lahko rekli, da plazma dejansko ni četrto stanje snovi, ker pa je ioniziran plin, je v plinastem stanju. Povsem res je, da tako kot plini tudi plazma nima določene oblike in prostornine, ob predpostavki oblike in prostornine posode, ki jo vsebuje. Vendar ima plazma druge lastnosti, ki jo resnično ločujejo od drugih agregacijskih stanj.
Na primer, ker ima naelektrene delce, je plazma a električni vodnik, se močno odziva na elektromagnetna polja in tvori strukture, kot so filamenti, žarki in dvojne plasti; to ne velja za pline.
Zanimivo je tudi, da plazma ne samo reagira, ampak tudi ustvarja magnetna polja. To pa zato, ker se v njej po zaslugi prostih elektronov tvori električni tok in po Amperejevem zakonu nastane elektromagnetno polje. Elektroni se krožno gibljejo tudi glede na magnetno polje plazme in pri zelo visoki temperaturi lahko to gibanje povzroči oddajanje elektromagnetnih valov. Primer teh izjemno intenzivnih magnetnih polj, ki jih lahko opazimo, je tvorba konvekcijskih stebrov toplote od Sonca, ki povzročajo sončne pege, sončne vetrove itd.
Tu na Zemlji se plazma pojavlja le v posebnih situacijah. Prvič je bil opisan pri ustvarjanju Crookes ampula, razvil angleški fizik Willian Crookes (1832-1919) v petdesetih letih prejšnjega stoletja, imenovan tudi katodna cev. To je steklena cev, napolnjena s plini pri nizkem tlaku, ki ima elektrode, to sta negativni pol (katoda) in pozitivni pol (anoda), priključena na generator.
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Ko na plin, ki ga vsebuje ampula, deluje visoka napetost, opazimo tvorbo žarkov, ki prihajajo iz katode, imenovanih katodni žarki in ustvarijo zelenkasto fluorescenco, ko zadenejo stekleno steno ampule. Tako se v Crookesovi ampuli ustvarja plazma.
Slika Crookes ampule 1
Angleški fizik J. J. Thomson (1856-1940) je kasneje s to žarnico odkril elektron. Več o tem glej v besedilu Thomsonov poskus z električnimi razelektritvami. Leta 1928 je Irving Langmuir te katodne žarke je imenoval "plazma" zaradi sposobnosti plazme električnega praznjenja, da se sama oblikuje v cevi, kjer nastajajo.
Irving Langmuir je prvi uporabil izraz "plazma"
Drug primer pojava plazme tukaj na Zemlji se pojavlja v jedrsko fuzijski reaktorji, med katerimi je najbolj znan Tokamak iz ameriškega Princetona, ki deluje pri temperaturi 100 milijonov stopinj Celzija, kar dosežemo z nadzorovanimi cepilnimi reakcijami. Plazma je ujeta znotraj, kjer je nadzorovana termonuklearna fuzija lahkih izotopov vodika in helija, ki ustvarja ogromno količino energije. Te iste fuzijske reakcije potekajo na Soncu.
Slika notranjosti reaktorja tipa Tokamak, skozi katerega gre plazma2
V vsakdanjem življenju v plazmi vidimo primer plazme fluorescenčne sijalke in v procesih sterilizacija. plazemske sijalke, kot je prikazano spodaj, lahko kupite kot spominek.
Ob Australna in Borealna polarna svetloba so rezultat vzbujanja atomov in molekul v ozračju, ko jih bombardirajo nabiti delci, iztisnjeni iz Sonca in usmerjeni z geomagnetnim poljem, ki so torej naravne plazme.
* Slikovni krediti:
[1] Avtor: D-Kuru / Wikimedia Commons, Licenca: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Avtor: Mike Garrett/Wikimedia Commons
Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije
