Plasma — mga uri, katangian at parameter

Ang plasma ay ang ikaapat na estado ng pagsasama-sama ng bagay — isang mataas na ionized na gas kung saan ang mga electron, gayundin ang mga positibo at negatibong sisingilin na mga ion, ay halos ganap na balansehin ang mga singil sa kuryente ng bawat isa. Bilang resulta, kung susubukan naming kalkulahin ang kabuuang singil sa anumang maliit na dami ng plasma, ito ay magiging zero. Ang katangiang ito ay nagpapakilala sa plasma mula sa mga electron at ion beam. Ang katangian ng plasma na ito ay tinatawag na quasi-neutrality.

Alinsunod dito (batay sa kahulugan), ang plasma ay nailalarawan, depende sa ratio ng bilang ng mga sisingilin na mga particle sa dami nito sa kabuuang bilang ng mga nasasakupang particle nito, sa pamamagitan ng antas ng ionization:

• mahina ang ionized na plasma (bahagi ng isang porsyento ng dami ng mga ionized na particle);

• moderately ionized plasma (ilang porsyento ng dami ng particle ay ionized);

• highly ionized (halos 100% ng mga particle sa dami ng gas ay ionized).

Mga uri ng plasma - mataas na temperatura at paglabas ng gas

Ang plasma ay maaaring mataas na temperatura at paglabas ng gas. Ang una ay nangyayari lamang sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura, ang pangalawa - sa panahon ng pagbabanto sa isang gas.Tulad ng alam mo, ang isang sangkap ay maaaring nasa isa sa apat na estado ng bagay: ang una ay solid, ang pangalawa ay likido, at ang pangatlo ay gas. At dahil ang isang mataas na pinainit na gas ay pumasa sa susunod na estado - isang estado ng plasma, samakatuwid ito ay ang plasma na itinuturing na ika-apat na estado ng pagsasama-sama ng bagay.

Ang gumagalaw na mga particle ng gas sa dami ng plasma ay mayroon singil ng kuryentesamakatuwid, ang lahat ng mga kondisyon ay naroroon para sa plasma upang magsagawa ng isang electric current. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang nakatigil na plasma ay nagtatanggol sa isang palaging panlabas na larangan ng kuryente, dahil sa kasong ito ang isang spatial na paghihiwalay ng mga singil sa kuryente ay nangyayari sa loob ng dami nito. Ngunit dahil ang mga sisingilin na mga particle ng plasma ay nasa ilalim ng mga kondisyon ng isang tiyak, naiiba mula sa absolute zero, temperatura, mayroong isang minimum na distansya kapag ang quasi-neutrality ay nilabag sa isang sukat na mas maliit kaysa dito.

Sa isang accelerating electric field, ang mga sisingilin na particle ng gas-discharge plasma ay may iba't ibang average na kinetic energies. Ito ay lumalabas na ang temperatura ng electron gas ay naiiba sa temperatura ng ion gas sa loob ng plasma; samakatuwid, ang gas-discharge plasma ay wala sa equilibrium at tinatawag na non-equilibrium o non-isothermal plasma.

Habang bumababa ang bilang ng mga sisingilin na particle ng isang gas-discharge plasma sa kurso ng kanilang recombination, ang mga bagong charged na particle ay agad na nabuo sa proseso ng impact ionization ng mga electron na pinabilis ng isang electric field. Ngunit sa sandaling patayin ang inilapat na electric field, agad na nawawala ang gas-discharge plasma.

Ang mataas na temperatura na plasma ay isang isothermal o equilibrium na plasma. Sa naturang plasma, ang pagbawas sa bilang ng mga sisingilin na mga particle dahil sa kanilang recombination ay pupunan dahil sa thermal ionization.Nangyayari ito sa isang tiyak na temperatura. Ang average na kinetic energy ng mga particle na bumubuo sa plasma ay pantay dito. Ang mga bituin at ang Araw ay gawa sa mataas na temperaturang plasma (sa temperaturang sampu-sampung milyong digri).

Para magsimulang umiral ang isang plasma, kinakailangan ang isang partikular na minimum na density ng mga naka-charge na particle sa dami nito. Tinutukoy ng Plasma physics ang numerong ito mula sa hindi pagkakapantay-pantay na L >> D. Ang linear size L ng mga naka-charge na particle ay mas malaki kaysa sa Debye screening radius D, na ang distansya kung saan nagaganap ang Coulomb field screening ng bawat plasma charge.

Mga katangian ng plasma

Sa pagsasalita tungkol sa pagtukoy ng mga katangian ng plasma, dapat itong banggitin:

• mataas na antas ng gas ionization (maximum - buong ionization);

• zero kabuuang singil sa plasma;

• mataas na electrical conductivity;

• sumikat;

• malakas na pakikipag-ugnayan sa mga electric at magnetic field;

• mataas na dalas (mga 100 MHz) oscillations ng mga electron sa loob ng plasma, na humahantong sa mga vibrations ng buong dami ng plasma;

• kolektibong pakikipag-ugnayan ng isang malaking bilang ng mga sisingilin na mga particle (at hindi sa mga pares, tulad ng sa isang ordinaryong gas).

Ang kaalaman sa mga katangian ng pisikal na katangian ng plasma ay nagpapahintulot sa mga siyentipiko na hindi lamang makakuha ng impormasyon tungkol sa interstellar space (pangunahin lamang na puno ng plasma), ngunit nagbibigay din ng dahilan upang umasa sa mga prospect para sa kinokontrol na thermonuclear fusion installation (batay sa mataas na temperatura ng plasma ng deuterium at tritium).

Ang low-temperature plasma (mas mababa sa 100,000 K) ay ginagamit na ngayon sa mga rocket engine, gas laser, thermionic converter, at MHD generator na nagko-convert ng thermal energy sa electrical energy.Sa plasmatrons, ang mababang temperatura na plasma ay nakuha para sa mga welding na metal at para sa industriya ng kemikal, kung saan ang mga inert gas halides ay hindi makukuha sa pamamagitan ng ibang mga pamamaraan.