Плазма – это состояние вещества, в котором газовая фаза активизируется до тех пор, пока атомные электроны больше не будут связаны с каким-либо конкретным атомным ядром. Плазма состоит из положительно заряженных ионов и несвязанных электронов. Плазма может быть получена либо путем нагревания газа до ионизации, либо путем воздействия на него сильного электромагнитного поля.
Термин плазма происходит от греческого слова, которое означает желе или формовочный материал. Это слово было введено в 1920-е годы химиком Ирвингом Ленгмюром.
Плазма считается одним из четырех основных состояний материи, наряду с твердыми телами, жидкостями и газами. . В то время как другие три состояния вещества обычно встречаются в повседневной жизни, плазма относительно редка.
Примеры плазмы
Игрушечный плазменный шар – типичный пример плазмы и того, как она себя ведет. Плазма также присутствует в неоновом свете, плазменных дисплеях, горелках для дуговой сварки и катушках Тесла. Естественные примеры плазмы включают молнии, полярное сияние, ионосферу, огонь Святого Эльма и электрические искры. Плазма – это самая распространенная форма материи во Вселенной (за исключением, возможно, темной материи), хотя ее не часто можно увидеть на Земле. Звезды, внутренняя часть Солнца, солнечный ветер и солнечная корона состоят из полностью ионизированной плазмы. Межзвездная среда и межгалактическая среда также содержат плазму.
Свойства плазмы
В некотором смысле плазма похожа на газ в что он принимает форму и объем своего контейнера. Однако плазма не так свободна, как газ, потому что ее частицы электрически заряжены. Противоположные заряды притягиваются друг к другу, часто заставляя плазму сохранять общую форму или течение. Заряженные частицы также означают, что плазма может формироваться или удерживаться электрическими и магнитными полями. Плазма обычно находится под гораздо более низким давлением, чем газ.
Типы плазмы
Плазма – это результат ионизации атомы. Поскольку возможна ионизация всех или части атомов, существуют разные степени ионизации. Уровень ионизации в основном контролируется температурой, при которой повышение температуры увеличивает степень ионизации. Вещество, в котором ионизировано только 1% частиц, может обладать характеристиками плазмы, но не плазмой.
Плазма может быть разделен на «горячие» или «полностью ионизированные», если почти все частицы ионизированы, или «холодные» или «не полностью ионизированные», если ионизирована небольшая часть молекул. Обратите внимание, что температура холодной плазмы может быть невероятно высокой (тысячи градусов Цельсия)!
Другой способ разделить плазму на термическую или нетепловую. В тепловой плазме электроны и более тяжелые частицы находятся в тепловом равновесии или при одинаковой температуре. В нетепловой плазме электроны имеют гораздо более высокую температуру, чем ионы и нейтральные частицы (которые могут быть при комнатной температуре)..
Открытие плазмы
Первое научное описание плазмы было сделано сэром Уильямом Круксом в 1879 году со ссылкой на то, что он называется «сияющей материей» в электронно-лучевой трубке Крукса. Британский физик сэр Дж. Дж. Эксперименты Томсона с электронно-лучевой трубкой привели его к предложению атомной модели, в которой атомы состояли из положительно (протонов) и отрицательно заряженных субатомных частиц. В 1928 году Ленгмюр дал название форме материи.