§ 178a. plasmă
Substanța este în stare de plasmă.
Este posibil să se aducă gazul într-o stare ionizată prin creșterea temperaturii. Ionizarea termică a gazului începe la o temperatură de ordinul a 6000 ° C Energia medie a mișcării moleculelor este deja suficientă pentru a asigura coliziuni frecvente între molecule care aduc energia necesară detașării unui electron sau a altei ionizări.
Gradul de ionizare depinde de temperatura și presiunea gazului. Odată cu creșterea ionizării în presiune scade.
La temperaturi de ordinul a zeci de mii de grade și mai sus, gazul de atomi neutri sau molecule închise într-un anumit volum trece într-o stare nouă, care se numește o plasmă.
Plasma, formată din alte substanțe, poate avea o compoziție mai complexă. Poate conține electroni, nuclei goale și ioni diferiți. Desigur, plasmă conține particule neutre în una sau alta cantitate. Cu toate acestea, la temperaturi ridicate, acest procent este destul de mic. Pentru exemplul dat mai sus, un atom neutru va fi încărcat protoni.
Într-o stare de plasmă, materia există în stele și în soare. Stratul superior al atmosferei, așa-numita ionosferă, este de asemenea o plasmă.
Obținerea în condițiile terestre a unei substanțe în starea de plasmă prin încălzirea vasului, desigur, este imposibilă din cauza lipsei de materiale refractare. Totuși, cu ajutorul unor forme speciale de câmpuri magnetice, chiar și o plasmă fierbinte poate fi reținută într-un volum limitat.
Dacă toate particulele de plasmă sunt liberi să facă schimb de energie, plasma va echilibrează rapid, t. E. Energia medie a electronilor și ionilor vor fi aceleași, în ciuda diferenței mari dintre masele particulelor. Ioniile de plasmă se deplasează lent în comparație cu electronii. Într-o serie de calcule pot fi considerate chiar imobile.
Rata la care se poate stabili echilibrul între particulele diferitelor soiuri poate varia de la o fracțiune nesemnificativă de secundă la secunde în cazul unei plasme fierbinți (de ordinul a 108 K).
Un exemplu de plasmă de neechilibru este o plasmă cu descărcare în gaz. Sursele externe transmit în primul rând energie
electroni. Și alinierea energiei electronilor și a ionilor va avea loc numai după un număr mare de coliziuni. Prin urmare, în descărcarea gazului, temperatura electronului Te este mult mai mare decât descărcarea ionică a arcului B - de ordinul a zeci de mii de grade, de ordinul a mii de grade.
Pentru a da o idee despre comportamentul particulelor în plasmă, prezentăm rezultatul calculelor simple, luate din cartea lui L. Artsimovich, fizica plasmei elementare, Atomizdat 1963.
Pentru plasma de hidrogen cu concentrație ridicată (1014 ioni pe centimetru cub) obținem pentru plasmă rece
Pentru plasma fierbinte (108 K), timpul mediu și timpul liber sunt egale, respectiv
Datele furnizate se referă la coliziuni de electroni cu ioni.
Acum luăm în considerare problema câmpului electric al unei plasme. Ea variază foarte mult în spațiu și timp. Cu toate acestea, este posibil să se calculeze câmpul mediu al unui sistem care conține un număr egal de ioni și electroni localizați la o anumită distanță medie I una de cealaltă. Nu este greu de înțeles că, datorită neutralității plasmei, câmpul mediu al plasmei ar trebui să aibă aceeași ordine de mărime ca și câmpul unei singure încărcări la o distanță I de la ea, adică unde este concentrația. Astfel, pentru plasma de hidrogen luată mai sus ca exemplu, acest domeniu variază foarte rapid. Poate schimba semnul într-un moment al ordinii timpului de deplasare și la o distanță de ordinea distanței dintre particule.
Am spus mai sus despre neutralitatea plasmei. Această proprietate este necesară și este îndeplinită, în ciuda naturii haotice a mișcării electronilor, foarte strict. Cu o diferență mare de concentrație, câmpul electric începe imediat să elimine particulele prezente în exces și să atragă particule de alt semn. Acest automatism operează cu o mare precizie (previne complet fara valoare abatere de la neutralitate), chiar și pentru volume mici, raza este mai mare decât este, pentru acest exemplu de plasmă - .. cm mai lung.
Plasma este sursa undelor electromagnetice cu lungimi situate într-o gamă largă. Este cunoscut faptul că frânarea de electroni generează un spectru continuu de unde electromagnetice (raze X sunt formate astfel), la frecvențe de la zero la energia maximă unde electroni. Pentru a estima ordinul de mărime a plasmei lungime bremsstrahlung valuri poate seta apoi se dovedește că o bremsstrahlung plasma rece este vizibil și infraroșu, și în plasma fierbinte - X.
O sursă importantă de radiații este recombinarea unui proton (ion) cu un electron. În acest caz, evident, este emis un foton cu o energie egală cu energia de legare a particulelor de semne opuse.
Împreună cu radiații, care poartă același caracter pentru diferite substanțe în starea plasmei, plasma radiază spectre linie în mod caracteristic (originea lor descrisă în §§ 199 și 203), deoarece compoziția de plasmă include anumiți atomi excitați și ioni.
Articole similare
-
A patra stare agregată de materie, laboratorul de cercetare spațială
-
Intoxicația alcoolică, starea de intoxicație alcoolică, gradul și semnele de intoxicație alcoolică
Trimiteți-le prietenilor: