Времена, когда плазма ассоциировалась у нас с něco neskutečného, nepochopitelného, fantastického, dávno pryč. V současné době se tento koncept aktivně využívá. Plazma se používá v průmyslu. Většina měřítek se používá při osvětlení. Příklad - plynové výbojky osvětlující ulice. Ale ve světlem zářivky je přítomen. Je také v elektrickém svařování. Koneckonců oblouk svařování je plazma generovaná plazmovým hořákem. Existuje mnoho dalších příkladů.
Plazmová fyzika je důležitou vědou vědy. Proto je nutné se vypořádat se svými základními pojmy. Náš článek je věnován tomuto.
Definice a typy plazmatu
Co je plazma?Definice ve fyzice je zcela jasná. Plazma se vztahuje k takovému stavu hmoty, jestliže v posledním z nich je významný (v poměru k celkovému počtu částic) počet nabitých částic (nosičů) schopných více či méně volného pohybu uvnitř látky. Následující hlavní typy plazmatu ve fyzice lze rozlišit. Pokud nosiče patří k částicím jednoho druhu (a částice s opačným znaménkem náboje, neutralizující systém, nemají svobodu pohybu), nazývá se jednosložková. V opačném případě je to - dvousložkový nebo vícesložkový.
Plazmové funkce
Stručně jsme popsali koncept plazmy. Fyzika je přesná věda, proto zde nelze definovat. Nyní vyprávíme o hlavních rysech tohoto stavu hmoty.
Vlastnosti plazmatu ve fyzice jsou následující.Za prvé, v tomto stavu, působením již malých elektromagnetických sil vzniká pohyb nosičů - proud, který proudí tímto způsobem a dokud tyto síly nezmizí kvůli stínění jejich zdrojů. Proto plazma nakonec vstoupí do stavu, kde je kvazi-neutrální. Jinými slovy, jeho objemy větší než určitá mikroskopická hodnota mají nulový náboj. Druhý rys plazmatu je spojen s dlouhým rozsahem Coulombových a Ampereových sil. Spočívá v tom, že pohyby v tomto stavu mají zpravidla společný charakter zahrnující velké množství nabitých částic. Toto jsou základní vlastnosti plazmatu ve fyzice. Bylo by užitečné si je pamatovat.
Obě tyto vlastnosti vedou k tomu, že se jedná o fyzikuPlazma je neobvykle bohatá a rozmanitá. Nejpozoruhodnějším projevem je snadnost výskytu různých typů nestability. Jsou vážnou překážkou, která brání praktickému použití plazmy. Fyzika je věda, která se neustále vyvíjí. Proto se očekává, že se tyto překážky časem odstraní.
Plazma v kapalinách
Pokud jdeme o specifické příklady struktur, začnemezvážení plazmových subsystémů kondenzovaných látek. Mezi tekutinami je třeba nejprve volat tekuté kovy - příklad, který odpovídá plazmovému subsystému - jednosložkovou nosnou elektronovou plazmou. Přísně řečeno, kapalně-elektrolyty, ve kterých jsou nosiče obou znaků, by měly být zařazeny do kategorie, která nás zajímají. Z různých důvodů však elektrolyty nejsou zařazeny do této kategorie. Jedním z nich je, že v elektrolytu nejsou mobilní nosiče, jako jsou elektrony. Proto jsou výše uvedené vlastnosti plazmatu výrazně slabší.
Plazma v krystalech
Plazma v krystalech má zvláštní jméno -plazma v pevné fázi. Ačkoli jsou iontové krystaly náboje, jsou nehybné. Proto plazma neexistuje. V kovu se jedná o vodivé elektrony, které tvoří jednosložkovou plazmu. Jeho náboj je kompenzován nábojem stacionárních (přesněji neschopných přesunu na dlouhé vzdálenosti) iontů.
Plazma v polovodičích
Vzhledem k základům fyziky plazmatu je to nezbytnéVšimněte si, že v polovodičích je situace rozmanitější. Stručně popište to. Jedinozložkovou plazmou v těchto látkách může dojít, pokud do nich vstupujete příslušné nečistoty. Pokud nečistoty snadno dávají elektrony (dárci), objeví se nosiče typu n - elektrony. Pokud naopak nečistoty snadno volí elektrony (akceptory), objeví se nosiče typu p - otvory (prázdná místa v distribuci elektronů), které se chovají jako částice s kladným nábojem. Dvojkomponentní plazma, tvořená elektrony a děrami, se objevuje v polovodičích ještě jednodušším způsobem. Například se objevuje pod účinkem čerpání světla, vyhazováním elektronů z valenčního pásma do vodivého pásma. Všimněte si, že za určitých podmínek mohou elektrony a otvory, které se navzájem přitahují, vytvořit vazný stav jako atom vodíku - exciton a pokud je čerpání intenzivní a hustota excitonů je vysoká, pak se spojují dohromady a tvoří kapku kapaliny s elektronovými otvory. Někdy je tento stav považován za nový stav hmoty.
Ionizace plynů
Uvedené příklady byly zvláštní případy.plazmatického stavu a plazma ve své čisté formě se nazývá ionizovaný plyn. Mnoho faktorů může vést k jeho ionizaci: elektrickému poli (výboj plynu, bouřka), světelnému toku (fotonizaci), rychlým částicím (záření z radioaktivních zdrojů, kosmické záření, které byly objeveny zvýšením stupně ionizace s výškou). Hlavním faktorem však je vytápění plynu (tepelná ionizace). V tomto případě kolize elektronu s atomem z atomu vede ke kolizi s druhou částice plynů, která má dostatečnou kinetickou energii kvůli vysoké teplotě.
Vysokoteplotní a nízkoteplotní plazma
Nízkoteplotní plazmová fyzika je to, čím jsmekontaktujte téměř každý den. Příklady takového stavu jsou plamen, látka v plynovém výboji a blesk, různé typy studené kozmické plazmy (iontové a magnetosféry planet a hvězd), pracující látky v různých technických zařízeních (MHD generátory, plazmové motory, hořáky apod.). . Příklady vysokoteplotní plazmy - záležitost hvězd ve všech fázích vývoje, s výjimkou raného dětství a stáří, pracující látky v zařízeních pro řízenou termonukleární fúzi (tokamaky, laserová zařízení, zařízení s paprskem atd.).
Čtvrtý stav hmoty
Před stoletím a půl, mnoho fyziků a chemikůvěřil, že záležitost se skládá pouze z molekul a atomů. Jsou kombinovány v kombinaci, buď úplně neřízené, nebo víceméně uspořádané. Bylo věřeno, že existují tři fáze - plynné, kapalné a pevné. Látky se ocitnou pod vlivem vnějších podmínek.
Однако в настоящее время можно говорить о том, že existují 4 stavy hmoty. Ta plazma může být považována za novou, čtvrtou. Jeho rozdíl od kondenzovaných (pevných a kapalných) stavů spočívá ve skutečnosti, že stejně jako plyn má nejen smykovou elasticitu, ale i pevný vnitřní objem. Na druhou stranu je plazma spojena s kondenzovaným stavem přítomností krátkého rozmezí, tj. Korelace polohy a složení částic sousedících s daným plazmovým nábojem. V tomto případě taková korelace není generována intermolekulárními, nýbrž Coulombovými silami: tento náboj vytlačuje náboje stejného jména s sebou a přitahuje protilehlé náboje.
Fyzika plazmatu byla krátce přezkoumána. Toto téma je poměrně objemné, takže můžete jen říci, že jsme odhalili jeho základy. Plazmová fyzika si jistě zaslouží další úvahy.
