Plazma (agregatno stanje). Umjetno stvorena i prirodna plazma

Ista tvar u prirodi ima sposobnost da svojim svojstvima mijenja radikalno ovisno o temperaturi i tlaku. Odličan primjer ovoga je voda, koja postoji u obliku čvrstog leda, tekućine i pare. Ovo su tri agregatna stanja dane tvari koja ima kemijsku formulu H₂

Molekularna struktura

Koja su četiri stanja materije u kojoj materija ovisi? Iz interakcije elemenata atoma i samih molekula, obdarenih svojstvima uzajamnog odbijanja i privlačnosti. Ove snage se samo kompenziraju u krutom stanju, gdje su atomi pravilno raspoređeni, stvarajući kristalnu rešetku. U tom slučaju materijalni objekt može očuvati i gore spomenute kvalitativne karakteristike: volumen i oblik.

Ali ako se kinetička energija molekula povećava, kaotično se kreće, oni uništavaju uspostavljeni red i pretvaraju se u tekućine. Oni imaju fluidnost i karakteriziraju nedostatak geometrijskih parametara. Ali ova tvar zadržava svoju sposobnost da ne mijenja ukupni volumen. U plinovitom stanju ne postoji međusobna privlačnost molekula, pa plin nema oblik i ima mogućnost neograničene ekspanzije. Ali koncentracija tvari u ovom slučaju značajno se smanjuje. Sami se molekuli ne mijenjaju u normalnim uvjetima. Ovo je glavna značajka prvih 3 od 4 stanja materije.

Transformacija stanja

Moguće je ostvariti proces transformacije čvrstog tijela u druge oblike, postupno povećavajući temperaturu i mijenjanjem indikatora tlaka. U tom slučaju, prijelazi će se pojaviti grčevito: udaljenost između molekula povećat će se znatno, intermolekularne veze će se srušiti s promjenama gustoće, entropije i količine slobodne energije. Također je moguće transformirati čvrsto tijelo u plinoviti oblik, zaobilazeći međufazne stupnjeve. Zove se sublimacija. Takav je proces posve moguć u običnim zemaljskim uvjetima.

No, kada vrijednosti temperature i pritiska dosegnu kritičnu razinu, ioniziranog plina. Unutarnja energija tvari je tako povećana da se elektroni, krećući se brzinom, ostavljaju svoje intra-atomske orbite. U tom slučaju nastaju pozitivne i negativne čestice, ali njihova gustoća u dobivenoj strukturi ostaje gotovo jednaka. Tako nastaje plazma - agregatno stanje tvari koja je zapravo plin potpuno ili djelomično ioniziran, čiji su elementi obdareni sposobnošću interakcije na velikim udaljenostima.

Visoka temperatura kozmička plazma

Plazma, u pravilu, je neutralna tvar, iako se sastoji od nabijenih čestica, jer pozitivni i negativni elementi u njemu, približno jednaki broju, nadoknađuju jedni druge. Ova agregatna stanja u običnim zemaljskim uvjetima pojavljuju se rjeđe od ostalih koji su spomenuti ranije. No unatoč tome, većina kozmičkih tijela se sastoji od prirodne plazme.

Primjer toga je Sunce i druge brojne zvijezde Svemira. Tamo su temperature visoke. Naposljetku, na površini glavne svjetiljke našeg planetarnog sustava, oni dođu do 5.500 ° C. To je više od pedeset puta veće od parametara koji su potrebni za kuhanje vode. U središtu vatrene kugle, temperatura je 15.000.000 ° C. Ne čudi da se plinovi (uglavnom vodik) ioniziraju tamo, dostižući agregatno stanje plazme.

Plazma niske temperature u prirodi

Međuzvjezdani medij koji ispunjava galaktički prostor također se sastoji od plazme. Ali se razlikuje od njegove verzije visoke temperature, ranije opisane. Takva supstanca se sastoji od ionizirane tvari koja proizlazi iz zračenja koje zrače zvijezde. Ovo je plazma niske temperature. Na isti način, sunčeve zrake, dosežući granice Zemlje, stvaraju ionosferu i zračni pojas koji se nalazi iznad njega, koji se sastoji od plazme. Razlike samo u sastavu tvari. Iako se u sličnom stanju mogu naći svi elementi prikazani u periodičnom stolu.

Plazma u laboratoriju i njegova primjena

Prema zakonima fizika, plazma lako dobiti u uobičajenim uvjetima za nas. Pri izvođenju laboratorijskih pokusa, dovoljan je kondenzator, dioda i otpornost na seriju. Sličan krug je trenutno povezan s trenutnim izvorom. A ako dodirnete žice na metalnu površinu, njezine čestice, kao i para i zrak koji se nalaze blizu molekule, ionizirani su i pojavljuju se u ukupnom stanju plazme. Slična svojstva tvari koriste se u stvaranju ksenona i neona svjetiljke, plazme ekrana i strojeva za zavarivanje.

Plazma i prirodni fenomeni

Pod prirodnim uvjetima, plazma se može promatrati u svjetlu sjevernih svjetala i tijekom grmljavinske oluje u obliku lopta munje. Objašnjenje nekih prirodnih fenomena, prethodno pripisanih mističnim svojstvima, sada je dana modernom fizikom. Plava, oblikovana i sjajna na krajevima visokih i oštrih predmeta (jarboli, tornjevi, ogromna drveća) s posebnim stanjem atmosfere, stoljećima su primili pomorci kao poslanik sreće. Zato se taj fenomen naziva "Svjetla sv. Elma".

Vidjevši krunsko pražnjenje pod krinkom svjetlosnih četkica ili snopova tijekom oluje u oluji, putnici su to shvatili kao dobar znak, shvaćajući da su pobjegli od opasnosti. Nije ni čudo, jer su objekti koji se dižu iznad vode, pogodni za "znakove svetaca", mogli pričati o približavanju brodu do obale ili prorokujući sastanak s drugim brodovima.

Nijedna ravnotežna plazma

Gornji primjeri su elokventni dokazi da nije potrebno topiti tvar na fantastičnim temperaturama kako bi se postigla stanje plazme. Za ionizaciju, dovoljno je koristiti snagu elektromagnetskog polja. U tom slučaju, teški konstitutivni elementi tvari (ioni) ne stječu značajnu energiju, jer temperatura tijekom procesa ovog procesa ne smije prijeći više desetaka stupnjeva Celzijusa. U takvim uvjetima, svjetlosni elektroni, odvojeni od glavnog atoma, kreću se mnogo brže od više inertnih čestica.

Takva hladna plazma zove se neravnoteža. Uz plazma televizore i neonske svjetiljke, koristi se i za pročišćavanje vode i hrane, koja se koristi za medicinsku dezinfekciju. Osim toga, hladna plazma može potaknuti ubrzanje kemijskih reakcija.

Načela upotrebe

Odličan primjer kako se umjetno stvorena plazma koristi za dobrobit čovječanstva je proizvodnja plazma monitora. Stanice takvog zaslona obdarene su sposobnošću da emitiraju svjetlost. Ploča je vrsta "sendviča" od staklenih ploča, blisko smještena jedni drugima. Između njih se nalaze kutije s mješavinom inertnih plinova. Oni mogu biti neon, xenon, argon. I na unutarnjoj površini stanica primjenjuju se fosforne plave, zelene, crvene.

Izvan se stanice vode strujne elektrode, između kojih se stvara napon. Kao rezultat toga, pojavljuje se električno polje i, kao posljedica toga, molekule plina su ionizirane. Rezultirajuća plazma emitira ultraljubičaste zrake apsorbirane fosforima. S obzirom na to, pojavljuje se fenomen fluorescencije kroz emitirane fotone. Zbog složene kombinacije zraka u prostoru, pojavljuje se živahna slika širokog raspona nijansi.

Plazma strahote

Smrtonosno lice uzima ovaj oblik materije tijekom nuklearne eksplozije. Plazma u velikim količinama nastaje tijekom ovog nekontroliranog procesa s oslobađanjem ogromnog broja različitih tipova energije. Val vrućine, koji je nastao kao rezultat pokretanja detonacije, prsne prema van i zagrijava okolni zrak u prvih nekoliko sekundi do gigantskih temperatura. U ovom trenutku pojavljuje se smrtonosna vatrena lopta, koja raste s impresivnom brzinom. Vidljiva regija svijetle kugle povećava se zbog ioniziranog zraka. Klokovi, klubovi i mlazovi eksplozivne plazme formiraju udarni val.

Isprva, sjajna sfera, koja napreduje, odmah upija sve na putu. U prašini se ne mijenjaju samo kosti i ljudska tkiva, već i tvrde stijene, čak i najuvržljivije umjetne strukture i predmeti su uništeni. Nemojte spasiti oklopna vrata u sigurnim skloništima, ravnanje spremnika i drugu vojnu opremu.

Plazma, svojom svojstvima, podsjeća na plin jer ne posjeduje određene oblike i volumen, te kao rezultat može neograničeno širiti. Iz tog razloga, mnogi fizičari smatraju da se ne treba smatrati zasebnim agregatnim stanjem. Međutim, postoje značajne razlike od jednostavnog toplog plina. To uključuje: sposobnost provođenja električnih struja i osjetljivosti na utjecaj magnetskog polja, nestabilnost i sposobnost složenih čestica da imaju različite stope temperature i temperature, međusobno međusobno međudjelujući.