Fysiikka on erittäin mielenkiintoinen tiede. Se sisältää joskus sellaisia käsitteitä, joista olemme kuulleet, mutta meillä ei ole todellista käsitystä. Ja nykyään, korkean teknologian kehityksen aikakaudella, plasman tai toisin sanoen ionisoidun kaasun käsite lipsaa yhä useammin. Monet pelkäävät tämän sanan kuultuaan eivätkä edes yritä selvittää, mitä se tarkoittaa. Mutta kaikki on hyvin yksinkertaista, ja tässä artikkelissa kerromme sinulle, mikä ionisoitu kaasu on ja mitä ominaisuuksia sillä on.
Ennen kuin annamme sinulle yksityiskohtaista ja kattavaa tietoa, katsotaanpa lyhyesti historiaa.
Historia
Plasman eli aineen neljännen tilan löysi vuonna 1879 William Crookes kokeiden aikana, joissa käytettiin jännitekaari. Myöhemmin luotiin koko tiede, nimeltään plasmafysiikka. Mistä koko tiede on peräisin ja miksi sitä tarvitaan? Asia on, että plasmatutkimus on löytänyt suuren sovelluksen useilla tieteen ja teknologian aloilla. Mutta puhumme tästä hieman myöhemmin. Ja nyt vähän "ionisoidun kaasun" käsitteen olemuksesta.
Mikä on plasma?
Tämä sana tuli venäjäksi kreikasta. Se tarkoittaa "muodostettua", "valmistettua". Ja nämä eivät ole tyhjiä sanoja. Mitentiedetään, että tavallinen kaasu saa sen muodon, jossa se sijaitsee (kuten vesi). Siksi se on kaoottinen eikä sillä ole selkeää muotoa. Plasma on kuitenkin täysin erilainen. Ei ihme, että sitä kutsutaan aineen neljänneksi tilaksi. Se eroaa radikaalisti kaikista muista tiloista erityisominaisuuksiltaan. Tosiasia on, että kaikilla plasman muodostavilla atomeilla on positiivinen tai negatiivinen varaus.
Ennen kuin puhumme siitä, miten plasmaa saadaan ja missä sitä käytetään, analysoidaan plasmafysiikan teorian näkökohtia, koska siitä on meille paljon hyötyä lisäkerronnassa.
Plasmateoria
Koulun kemian kurssilla käytetään paljon aikaa liuoksille ja niissä oleville hiukkasille. Näillä varautuneilla hiukkasilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia ja ne määrittävät useiden erilaisten "liuotin-liuotin"-järjestelmien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Ioneja (varautuneita hiukkasia liuoksessa) ei kuitenkaan ole vain vesiympäristössä.
Kuten kävi ilmi, kaasu voi ionisoitua ja muodostaa atomeja, joilla on positiivinen tai negatiivinen varaus. Tämä voi tapahtua prosessissa, jossa elektroni irrotetaan atomista ulkoisten voimien vaikutuksesta. Ulosheitetty elektroni voi myös törmätä johonkin toiseen atomiin ja "poistaa" toisen elektronin. Mutta myös päinvastainen tilanne voi tapahtua: elektroni voi lentää ioniin ja muodostaa jälleen neutraalin atomin. Ja kaikki nämä prosessit tapahtuvat jatkuvasti plasmassa. Se on melko epävakaa ilman sitä tukevia ulkopuolisia voimia.
Plasma saadaan pääosin hyvin yksinkertaisella tavalla, joka on jokaisen saatavilla kotona: johtamalla kaasua korkeajännitteisen sähkökaaren läpi. Mitä korkeampi kaaren lämpötila, sitä enemmän lämpenevää plasmaa saamme ulostulossa. Mitä suurempi jännite sen koskettimissa, sitä enemmän ionisoitunutta kaasua saadaan sen jälkeen.
Plasma voidaan myös jakaa useisiin tyyppeihin. Opit mitä plasma (ionisoitu kaasu) on seuraavassa osiossa.
Plasmatyypit
Alkuperän mukaan ionisoitu kaasu voidaan jakaa keinotekoiseen ja luonnolliseen kaasuun. Ensimmäisellä näkymällä kaikki on selvää, ihminen luo helposti plasmaa ja käyttää sitä omiin tarkoituksiinsa (esimerkiksi neonlamput, laserit, ohjattu lämpöydinfuusio). Ja millaista plasmaa luonnossa esiintyy? Sen tunnetuin ilmentymä on salama.
Ionisoituneeseen kaasuun voi kuulua myös revontulien k altainen ilmiö, jota kaikilla maapallon asukkailla ei ole onni havaita. Myös ulkoavaruudessa esiintyvä aurinkotuuli on aineen neljäs tila. Jos tarkastellaan plasmaa laajemmassa merkityksessä, käy ilmi, että koko ulkoavaruus kuuluu sille.
Plasma voidaan jakaa myös sen lämpötilalla. Kuten tiedät, mitä kuumempi kaasu on, sitä aktiivisemmin molekyylit liikkuvat siinä ja sitä suurempi on sen energia. Koska plasma on myös kaasu, nämä väitteet pätevät myös sille. Siten, alkaen siitä, mikä on ionisoidun kaasun lämpötila, se jaetaan kuumaan (lämpötilamiljoonaa K ja enemmän) ja kylmä (vastaavasti lämpötila on alle miljoona K).
On vielä yksi indikaattori - ionisaatioaste. Se osoittaa, kuinka suuri prosenttiosuus plasman atomeista on hajonnut ioneiksi. Tämän indikaattorin mukaan erotetaan erittäin ionisoitunut kaasu ja vähän ionisoitunut kaasu. Se sisältyy myös johonkin yleisesti hyväksyttyyn luokitukseen.
Johtopäätös
Plasma ei ole niin vaikea ymmärtää. Vaikeudet alkavat sen syvemmästä tutkimisesta. Mutta näin voi katsoa mitä tahansa. Emme erityisesti koskettaneet matemaattisia laskelmia selittääksemme tämän käsitteen olemusta mahdollisimman yksityiskohtaisesti. Fysiikka on erittäin mielenkiintoinen tiede, ja sitä on tarpeen tutkia, jo pelkästään siksi, että se ympäröi meitä kaikessa ja kaikkialla. Ja artikkelimme on tarkoitettu todistamaan tämä, koska plasmaa on kaikkialla ympärillämme, mutta joskus emme vain ymmärrä siihen liittyvien ilmiöiden syvää olemusta.
