Плазма – четвертое агрегатное состояние вещества
Понятие, структура плазмы, ее общая характеристика, анализ физических свойств как четвертого состояния вещества. Ее типы: идеальная и неидеальная, низкотемпературная и высокотемпературная, равновесная и неравновесная. Перспективы дальнейших исследований.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.03.2019 |
| Размер файла | 13,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Плазма - четвертое агрегатное состояние вещества
Словом «плазма» в середине XIX в. стали именовать бесцветную часть крови (без красных и белых телец) и жидкость, наполняющую живые клетки. В 1929 году американские физики Ирвинг Лёнгмюр (1881-1957) и Леви Тонко (1897-1971) назвали плазмой ионизованный газ в газоразрядной трубке.
Английский физик Уильям Крукс (1832-1919), 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».
Плазма - это четвертое состояние вещества и состоит она из ионизированных и нейтральных частиц. В нашей жизни плазма представлена во всех масштабах. Звезды состоят в основном из плазмы. В меньших масштабах на Земле, плазма представлена в виде северных сияний. Плазма может существовать в различных формах и создана различными путями.
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. При температурах более 1000000°С плазма абсолютно ионизована - она состоит только из электронов и положительных ионов. Плазма - наиболее распространённое состояние вещества в природе, на неё приходится около 99% массы Вселенной. Солнце, большинство звёзд, туманности - это полностью ионизованная плазма.
Внешняя часть земной атмосферы (ионосфера) тоже плазма.
Полярные сияния, молнии, в том числе шаровые, - 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 и пылевые туманности.
Плазма обычно разделяется на идеальную и неидеальную, низкотемпературную и высокотемпературную, равновесную и неравновесную, при этом довольно часто холодная плазма бывает неравновесной, а горячая равновесной.
В неравновесной плазме электронная температура существенно превышает температуру ионов. Это происходит из-за различия в массах иона и электрона, которое затрудняет процесс обмена энергией. Такая ситуация встречается в газовых разрядах, когда ионы имеют температуру около сотен, а электроны около десятков тысяч K.
В равновесной плазме обе температуры равны. Поскольку для осуществления процесса ионизации необходимы температуры, сравнимые с потенциалом ионизации, равновесная плазма обычно является горячей (с температурой больше нескольких тысяч K).
Понятие высокотемпературная плазма употребляется обычно для плазмы термоядерного синтеза, который требует температур в миллионы K.
Помимо температуры, которая имеет фундаментальную важность для самого существования плазмы, вторым наиболее важным свойством плазмы является плотность. Словосочетание плотность плазмы обычно обозначает плотность электронов, то есть число свободных электронов в единице объема. Следующей важной величиной является плотность нейтральных атомов n0. В горячей плазме n0 мала, но может тем не менее быть важной для физики процессов в плазме.
Иногда жидкостная модель оказывается недостаточной для описания плазмы. Более подробное описание даёт кинетическая модель, в которой плазма описывается в терминах функции распределения электронов по координатам и импульсам. В основе модели лежит уравнение Больцмана. Уравнение Больцмана неприменимо для описания плазмы заряженных частиц с кулоновским взаимодействием вследствие дальнодействующего характера кулоновских сил. Поэтому для описания плазмы с кулоновским взаимодействием используется уравнение Власова с самосогласованным электромагнитным полем, созданным заряженными частицами плазмы. Кинетическое описание необходимо применять в случае отсутствия термодинамического равновесия либо в случае присутствия сильных неоднородностей плазмы.
Таким образом, плазма - ещё малоизученный объект не только в физике, но и в химии (плазмохимии), астрономии и многих других науках. Поэтому важнейшие технические положения физики плазмы до сих пор не вышли из стадии лабораторной разработки. В настоящее время плазма активно изучается т.к. имеет огромное значение для науки и техники.
Литература
плазма физический агрегатный
1. ЭБС «Лань»: Афанасьев, Б.Н. Физическая химия [Электронный ресурс]: учебное пособие / Б.Н. Афанасьев, Ю.П. Акулова. - Электрон. дан. - СПб: Лань, 2012. - 464 с.
2. ЭБС «Лань»: Нигматуллин, Н.Г. Физическая и коллоидная химия [Электронный ресурс]: учебное пособие. - Электрон. дан. - СПб.: Лань, 2015. - 276 с.
3. Болдырев, А.И. Физическая и коллоидная химия: учебник для студентов с.-х. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1983. - 408 с.: ил. - (Высшее образование. Гр.).
4. Вурзель, Ф.Б., Плазмохимия / Ф.Б. Вурзель, Л.С. Полак - М, Знание, 1985.
5. Стромберг, А.Г. Физическая химия: учебник для студентов вузов по хим. специальностям. - 6-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2006. - 527 с.: ил. - (Гр.). 6. Хмельницкий, Р.А. Физическая и коллоидная химия: Учебник для с.-х. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1988. - 400 с.: ил.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Агрегатные состояния вещества. Что такое плазма? Свойства плазмы: степень ионизации, плотность, квазинейтральность. Получение плазмы. Использование плазмы. Плазма как негативное явление. Возникновение плазменной дуги.
доклад [10,9 K], добавлен 09.11.2006Изменение свободной энергии, энтропии, плотности и других физических свойств вещества. Плазма - частично или полностью ионизированный газ. Свойства плазмы: степень ионизации, плотность, квазинейтральность. Получение и использование плазмы.
доклад [10,5 K], добавлен 28.11.2006Содержание молекулярно-кинетической теории газов. Химический состав жидкости. Особенности межмолекулярного взаимодействия в данном агрегатном состоянии. Механические и тепловые свойства твердых тел. Практическое применение плазмы - ионизованного газа.
контрольная работа [26,0 K], добавлен 27.10.2010Применение методов ряда фундаментальных физических наук для диагностики плазмы. Направления исследований, пассивные и активные, контактные и бесконтактные методы исследования свойств плазмы. Воздействие плазмы на внешние источники излучения и частиц.
реферат [855,2 K], добавлен 11.08.2014Исследование газообразного состояния вещества, в котором частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия. Изучение плазмы, частично или полностью ионизированного газа, в котором плотности отрицательных и положительных зарядов одинаковы.
презентация [477,5 K], добавлен 19.12.2011Механизм функционирования Солнца. Плазма: определение и свойства. Особенности возникновения плазмы. Условие квазинейтральности плазмы. Движение заряженных частиц плазмы. Применение плазмы в науке и технике. Сущность понятия "циклотронное вращение".
реферат [29,2 K], добавлен 19.05.2010Современные достижения и объективные ограничения в исследованиях экстремальных состояний вещества. Экстремальные состояния вещества. Состояние вещества в ходе ядерных, термоядерных и пикноядерных реакций. "Черные дыры".
курсовая работа [116,0 K], добавлен 26.02.2003Возникновение плазмы. Квазинейтральность плазмы. Движение частиц плазмы. Применение плазмы в науке и технике. Плазма - ещё мало изученный объект не только в физике, но и в химии (плазмохимии), астрономии и многих других науках.
реферат [43,8 K], добавлен 08.12.2003Понятие вещества и его состояния (твердое, жидкое, газообразное, плазменное), влияние изменения температуры. Физическое состояние газа, характеризующееся величинами: температура, давление, объем. Формулировка газовых законов: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака.
презентация [1,1 M], добавлен 09.04.2014Газ как агрегатное состояние вещества. Свойства водорода, кислорода, углекислого газа, этилена и аммиака. Текучесть и сопротивление деформации. Формулирование закона Авогадро. Сущность парникового эффекта. Фотоны, электроны, броуновские частицы и плазма.
презентация [1,2 M], добавлен 21.11.2013Агрегатное состояние тела, его виды и характеристика. Процессы перехода из одного состояния в другое. Плавление - переход вещества из кристаллического (твёрдого) состояния в жидкое. Удельная теплота плавления, температура плавления и кипения воды.
реферат [1,0 M], добавлен 08.01.2011Электродинамические параметры плазмы как материальной среды, в которой распространение электромагнитных волн сопровождается частотной дисперсией. Характеристика взаимодействия частиц плазмы между собой кулоновскими силами притяжения и отталкивания.
курсовая работа [67,4 K], добавлен 28.10.2011Расчет основных параметров низкотемпературной газоразрядной плазмы. Расчет аналитических выражений для концентрации и поля пространственного ограниченной плазмы в отсутствие магнитного поля и при наличии магнитного поля. Простейшая модель плазмы.
курсовая работа [651,1 K], добавлен 20.12.2012Понятие плазмы тлеющего разряда. Определение концентрации и зависимости температуры электронов от давления газа и радиуса разрядной трубки. Баланс образования и рекомбинации зарядов. Сущность зондового метода определения зависимости параметров плазмы.
реферат [109,9 K], добавлен 30.11.2011Газообразное состояние вещества. Молекулярно-кинетическая теория. Идеальный газ. Квантовая статистика при низких температурах. Уравнение Менделеева-Клайперона, Бойля-Мариотта, Гей-Люссака. Каноническое распределение Гиббса, Максвелла и Больцмана.
презентация [353,7 K], добавлен 22.10.2013Анализ отрицательных и положительных свойств пылевой плазмы. Изучение процессов в пылевой плазме при повышенных давлениях. Механизмы самоорганизации и образования плазменно-пылевых кристаллов. Зарядка в газоразрядной плазме. Пылевые кластеры в плазме.
реферат [25,8 K], добавлен 26.09.2012Основные положения молекулярной теории строения вещества. Скорость движения молекул вещества. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Процесс интенсивного парообразования. Температура кипения и давление. Поглощение теплоты при кипении.
презентация [238,0 K], добавлен 05.02.2012Содержание теории теплорода и описание атомного состава вещества. Раскрытие молекулярных свойств вещества. Природа хаотичного движения малых частиц взвешенных в жидкости или газе, уравнение броуновского движения. Свойства и объём молекул идеального газа.
презентация [127,2 K], добавлен 29.09.2013Факторы устойчивого удержания высокотемпературной плазмы, необходимого для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Дивертор, управление примесями. Ядерная реакция при столкновении дейтона с тритоном. Наиболее перспективные методы нагрева.
доклад [804,7 K], добавлен 02.10.2014Рассмотрение основных особенностей изменения поверхности зонда в химически активных газах. Знакомство с процессами образования и гибели активных частиц плазмы. Анализ кинетического уравнения Больцмана. Общая характеристика гетерогенной рекомбинации.
презентация [971,2 K], добавлен 02.10.2013
