Что такое плазма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Что такое плазма

Под плазмой в физике понимают газ, состоящий из электрически заряженных и нейтральных частиц, в котором суммарный электрический заряд равен нулю, то есть, выполнено условие квазинейтральности.

Плазма - наиболее распространенное состояние вещества в природе.

В природе плазма - наиболее распространённое состояние вещества, на неё приходится около 99% массы Вселенной, Солнце, большинство звёзд, туманности, внешняя часть земной атмосферы (ионосфера). Ещё выше располагаются радиационные пояса, содержащие плазму.

Полярные сияния, молнии, - всё это различные виды плазмы, наблюдать которые можно в естественных условиях на Земле.

Перспектива использование плазмы.

область науки - плазменная химия

Созданы плазменные двигатели

магнитогидродинамические насосы

магнитогидродинамические генераторы мощностью до 20 МВт с коэффициентом полезного действия 50 - 60%.

Центральной задачей физики плазмы является проблема управляемого термоядерного синтеза в естественных условиях

Применение плазмы в нашем городе.

плазма - в светотехнике.

плазма - разных газоразрядных приборах

газовые лазеры на самом деле плазменные

Для резки листового металла, металлоконструкций, металлических емкостей, получения металлических выкроек применяются плазменные резаки.

Электродуговая плазменная наплавка позволяет сравнительно быстро получить слой наплавленного металла для восстановления размеров изношенных деталей.

Плазменная металлизация или плазменное напыление обеспечивает: защиту от воздействия окислительной среды и механических нагрузок лопастей турбин, обеспечивает антикоррозионную защиту.

Способ импульсной микроплазменной обработки разработан для получения защитных слоев на локальных областях. Сущность импульсной микроплазменной обработки сводится к нагреву и плавлению металла в течение импульса тока короткой длительности дугой прямой полярности.

Плазменная энергетика даст решение энергетической и экологической проблемы, откроет возможности развития науки, внедрения новых технологий ХХI века.

В 19 веке английский физик Уильям Крукс, изучавший электрический разряд в трубках с разрежённым воздухом, писал: «Явления в откачанных трубках открывают для физической науки новый мир, в котором материя может существовать в четвёртом состоянии».

Ионизованный газ в газоразрядной трубке в 1929 г. американские физики Ирвинг Лёнгмюр и Леви Тонко назвали плазмой.

В зависимости от температуры любое вещество изменяет своё состояние. Так, вода при отрицательных (по Цельсию) температурах находится в твёрдом состоянии, в интервале от 0 до 100°С - в жидком, выше 100°С в газообразном. Если температура продолжает расти, атомы и молекулы начинают терять свои электроны - ионизуются, и газ превращается в плазму.

Под плазмой в физике понимают газ, состоящий из электрически заряженных и нейтральных частиц, в котором суммарный электрический заряд равен нулю, то есть, выполнено условие квазинейтральности. (поэтому, например, пучок электронов, летящих в вакууме, не плазма: он несет отрицательный заряд).

Чтобы перевести газ в состояние плазмы, нужно оторвать хотя бы часть электронов от атомов, превратив эти атомы в ионы. Такой процесс называют ионизацией. В природе и технике самые распространенные методы ионизации:

теплом.

излучением.

электрическим разрядом.

давлением.

В природе плазма - наиболее распространённое состояние вещества, на неё приходится около 99% массы Вселенной, Солнце, большинство звёзд, туманности, внешняя часть земной атмосферы (ионосфера). Ещё выше располагаются радиационные пояса, содержащие плазму.

Полярные сияния, молнии, - всё это различные виды плазмы, наблюдать которые можно в естественных условиях на Земле.

И лишь ничтожную часть Вселенной составляет вещество в твёрдом состоянии - планеты, астероиды.

Выделяют плазму твёрдых тел и газовую плазму.

Газовую плазму разделяют на низкотемпературную - до 100 тысяч градусов и высокотемпературную - до 100 миллионов градусов.

Существуют генераторы низкотемпературной плазмы - плазмотроны, в которых используется электрическая дуга. С помощью плазмотрона можно нагреть газ до 10000 градусов за сотые и тысячные доли секунды. С созданием плазмотрона возникла новая область науки - плазменная химия: многие химические реакции ускоряются или идут только в плазменной струе.

Плазмотроны применяются в горнорудной промышленности.

Созданы плазменные двигатели. Для разгона плазмы в двигателях используют схемы скрещенных электрических и магнитных полей.

Современные плазменные движители используются в системе ориентирования космических кораблей.

По таким же принципам работают магнитогидродинамические насосы для перекачки проводящих жидкостей, например расплавленного металла.

Для получения электрической энергии созданы и применяются магнитогидродинамические генераторы мощностью до 20 МВт с коэффициентом полезного действия 50 - 60%.

Процессы, протекающие в плазменных генераторах, описываются законами магнитной гидродинамики, и потому такие аппараты называют магнитогидродинамическими или МГД - генераторами.

Разрабатываются различные схемы плазменного ускорения заряженных частиц. Центральной задачей физики плазмы является проблема управляемого термоядерного синтеза.

В естественных условиях термоядерные реакции происходят на Солнце: ядра водорода соединяются друг с другом, образуя ядра гелия, при этом выделяется значительное количество энергии.

Искусственная реакция термоядерного синтеза была осуществлена в водородной бомбе.

Спасти человечество от энергетического голода и стать практически неисчерпаемым источником энергии могут управляемые термоядерные реакции в плазме. Так как разведанные запасы химического и ядерного топлива ограниченны.

Наиболее широко плазма применяется в светотехнике - в газоразрядных лампах, освещающих улицы нашего города, в световой рекламе светится неоновая или аргоновая плазма. Дома мы пользуемся лампами дневного света. Дуга электрической сварки, электрического замыкания между проводами тоже плазма.

Плазма применяется в самых разных газоразрядных приборах: выпрямителях электрического тока, стабилизаторах напряжения, плазменных усилителях и генераторах сверхвысоких частот (СВЧ), счётчиках космических частиц.

Все так называемые газовые лазеры на самом деле плазменные, так как газовые смеси в них ионизованы электрическим разрядом.

Предприятия нашего города: ОАО «Чайковская ремонтно-эксплуатационная база флота», ОАО «Воткинская ГЭС», завод «Стройдеталь», ОАО «Уралоргсинтез», ОАО «Чайковский судоходный шлюз» следят за последними разработками новейших технологий и широко используют на практике приборы и инструменты.

Для резки листового металла, металлоконструкций, металлических емкостей, получения металлических выкроек применяются плазменные резаки. Способ плазменной резки используется для резки любых электропроводных материалов, но при этом качественные показатели скорость резки, толщина, чистота среза высоки.

Процесс плазменной резки можно описать следующим образом: газ под давлением, проходя через форсунку, под воздействием электрической дуги преобразуется в плазму, (то есть молекулы разъединяются, ионизируются и возбуждаются).

Высокотемпературный поток плазмы до 25000°С с огромной скоростью до 1000 метров в секунду вырывается из отверстия форсунки в форме цилиндрической струи небольшого сечения, воздействует на разрезаемый материал, плавит металл и удаляет расплавленную массу, оставляя ровный и гладкий разрез.

В настоящее время плазменная резка завоевала основную позицию, принадлежащую ранее другим способам механической или термической резки.

Электродуговая плазменная наплавка позволяет сравнительно быстро получить слой наплавленного металла для восстановления размеров изношенных деталей и одновременно изменить механические свойства поверхности.

Процесс электродуговой плазменной наплавки происходит в установках для плазменной наплавки, характеризуется тем, что частицы металлического порошка подогреваются и вводятся в расплавленную ванну, восстанавливая поверхность детали. Установки электродуговой плазменной наплавки широко используются при восстановлении деталей машин, судов и другой техники на промышленных предприятиях города.

Плазменная металлизация или плазменное напыление обеспечивает: защиту от воздействия окислительной среды и механических нагрузок лопастей турбин, обеспечивает антикоррозионную защиту шандор водосливной плотины ГЭС и металлических створок шлюза, защиту от воздействия агрессивных сред, и упрочнения поверхностей. Можно металлизировать баки, емкости и другие детали

В установках плазменного напыления или плазменной металлизации частицы металлического порошка цинка или алюминия разгоняются высокотемпературными потоками плазмы и осаждаются на основе в виде металлического покрытия, металлизации. Плазменное напыление основано на распылении двух металлических проволок, между которыми горит электрическая дуга.

Способ импульсной микроплазменной обработки относится к новейшим научным разработкам в области техники. Способ разработан для получения защитных слоев на локальных областях. Сущность импульсной микроплазменной обработки сводится к нагреву и плавлению металла в течение импульса тока короткой длительности дугой прямой полярности.

Физика - это мы и мир вокруг нас. Физика - неисчерпаемый кладезь познаний. Я сообщаю Вам об открытии особого, пятого, состояния вещества, добавившегося совсем недавно к известным - твердому, жидкому, газообразному и плазменному. Возможность перевода вещества в пятое состояние при охлаждении до температур, вплотную приближающихся к абсолютному нулю, была предсказана индийским физиком Ш. Бозе и знаменитым А. Эйнштейном еще в 1924 году. Однако получить на практике конденсат Бозе - Эйнштейна, а именно так называется пятое состояние вещества, физикам удалось лишь 7 лет назад. А совсем недавно в Институте квантовой оптики имени М. Планка был создан микрочип величиной в почтовую марку. Вероятно, такой микрочип может стать основой компьютеров шестого поколения с невиданными ранее возможностями по быстродействию.

Не приходится удивляться, что круг явлений, столь широко представленный в природе и технике, представляет предмет пристального внимания физиков. Главный аргумент, стимулирующий такое внимание, а по сути - становление современной физики плазмы - проблема управляемого термоядерного синтеза.

Плазменная энергетика даст решение энергетической и экологической проблемы, откроет возможности развития науки, внедрения новых технологий ХХI века. Уверен, что эти проблемы будет решать мое поколение.

плазма газ электрический промышленность

Размещено на Allbest.ru