Staří Řekové nám dali kromě velkolepých uměleckých děl i představu o struktuře světa, krásné ve své naivní jednoduchosti. Věřili, že všechny věci jsou založeny na čtyřech „principech“ nebo „prvcích“: zemi, vodě, vzduchu a ohni. Již v době Lomonosova se vešlo ve známost, že první tři z nich jsou jen různé skupenství hmoty, které se nazývá pevná, kapalná a plynná. A co oheň? Dlouho vědci ji nerozlišovali jako nezávislou formu existence hmoty. A teprve v posledních desetiletích se podařilo proniknout do tajů ohnivého stavu látky zvané plazma.

OD TŘÍ PODMÍNEK - DO ČTVRTÉHO

Abychom pochopili, jak se čtvrtý stav liší od všech ostatních, podívejme se na „stavební kameny“ jakékoli substance – . Atom každé látky se skládá z kladně nabitého jádra a obalu záporně nabitých elektronů pohybujících se na různých drahách. Zničit tuto skořápku není snadné: síly elektrické interakce drží elektrony na jejich drahách.

...Za slunečného jarního dne můžete sledovat, jak na chodníku taje led. Led ztmavl, uvolnil se a objevila se pod ním voda. Pak se nad vodou začaly kouřit tenké pramínky mlhy a po krátké době zmizela i voda: to... V obou těchto přeměnách se elektronový obal atomů vstupujících do vody málo podílí. Sluneční paprsky, které ohřívají led, nejprve předají jeho molekulám tepelnou energii, která je dostatečná k zničení ledu. Pak tepelné energie, přenesený na molekuly vody, přeruší vazby mezi nimi - v důsledku toho se objeví pára. Vložíme do nádoby a začneme ohřívat.

Budeme muset být trpěliví. Přístroj ukazuje pět set, tisíc, dva tisíce stupňů. Stále nic nevnímáme. Ale při teplotě několika tisíc stupňů se v nádobě objeví slabá záře, která se stává jasnější, jak teplota dále stoupá.

Fyzik řekne, že nyní vodní pára přešla do plazmového stavu. Ale ani jsme si toho nevšimli. Ale to, co je lidskému oku neviditelné, není žádným tajemstvím pro citlivé fyzikální přístroje. Budou nám vyprávět o tom, co se jim podařilo „vidět“.

ZRODÍ SE PLAZMA

Jaká je tepelná energie dodávaná do plavidla s vynaloženým plynem? Ke zvýšení rychlosti molekulárního pohybu. V nádobě se řítí stále rychleji, častěji a energičtěji do sebe narážejí. Elektronové obaly jejich atomů se přitom „třesou“ silněji, dokud se z nich nezačnou odtrhávat vnější elektrony, nejslaběji spojené s jádrem. Atomy získávají kladný náboj a stávají se ionty.

Zařízení nám oznamuje: začala ionizace – v plynu se objevily volné elektrony a ionizované atomy. Teplota stoupá a obaly atomů „praskají ve švech“. Vnitřní elektrony se snaží uniknout z atomu. Pokud jim ale nová kolize na „výjezdu“ nepomůže, jádro je stáhne zpět. Při návratu elektrony odevzdávají svou energii ve formě elektromagnetického záření, které zaznamenává zařízení. Ano, vidíme to sami: plyn začal svítit.

S dalším zvyšováním teploty se záře v nádobě postupně stává oslnivě jasnou, pro oči nesnesitelnou. Plazma dosahuje, abych tak řekl, perfektní stav: v nádobě zůstaly pouze volné elektrony a zcela holá atomová jádra. Imaginární teploměr, pokud by byl umístěn do nádoby, by ukazoval teplotu několik milionů stupňů.

NENÍ TO TAK JEDNODUCHÉ

Neudělali jsme rezervaci. Pomyslný není jen teploměr, ale i samotný zážitek. Ohřát plyn na takovou teplotu není vůbec tak jednoduché, jako například vařit vodu v konvici.

První střílnou, kterou uniká energie přiváděná do plynu, jsou stěny nádoby, které se zahřívají. I když je vyrobíte tepelně izolační materiál, pak v tomto případě lze teplotu zvyšovat pouze do té doby, než plyn začne žhnout. Energie nyní uniká z plynu ve formě elektromagnetického záření. Nepomáhají ani zrcadlové stěny.

Je zřejmé, že energie musí být plynu dodávána nikoli tepelnými prostředky. jaký druh? Tím nejlepším způsobem produkující plazmu je elektrický výboj. Jaké jsou jeho výhody? Za prvé, všechny procesy probíhají mnohem rychleji než při chemické spalovací reakci. Kromě toho lze trvání výboje omezit na miliontiny sekundy a výkon lze zvýšit na miliony kilowattů. To je důležité: výboj umožňuje dodávat energii do plynu rychleji, než z plynu uniká.

V přírodě i v každodenním životě se setkáváme s mnoha příklady elektrického výboje v plynech. Toto je blesk a elektrický oblouk, záře vysokonapěťových drátů a jisker v elektrickém obvodu. Proč ale elektrický proud obecně protéká plyny, o kterých je známo, že jsou izolanty? Spolu s touto otázkou vyvstává mnoho dalších, které jsou stejně zajímavé.

IONTY V MÍSTNOSTI. STUDENÁ PLAZMA

Ukazuje se, že plyn je izolant takříkajíc jen teoreticky. V praxi, i když slabě, vždy vede elektrický proud. Někteří lidé si pravděpodobně ani neuvědomují, že ve vzduchu, který dýcháme, jsou ionty. Tytéž ionty, které, jak se zdá, mohou vznikat pouze při velmi vysokých teplotách. Jejich vzhled je způsoben působením kosmického záření a také radioaktivních látek nacházejících se v zemské kůře. Je pravda, že těchto iontů je velmi málo, ale jsou to „cesta“, po které proud vstupuje do plynu.

Host v cizím domě se však může chovat jinak. Pokud je napětí na elektrodách nízké, pak lze výboj detekovat pouze pomocí citlivých přístrojů - protéká slabý proud a atomy plynu z větší části zůstávají neutrální. Zvyšme napětí. Proud se zvýší. Do procesu ionizace se zapojuje stále více atomů plynu, až nakonec dojde k lavinovému výboji a s ním i plazmatickému stavu látky.

Již víme, že abychom získali plazmu, musíme plyn zahřát vysoká teplota. Ale dotkněte se zářivky. Nebojte se spálit: jeho stěny jsou úplně studené. Mezitím rtuťové páry v něm září a to je známka plazmy. jak to? Faktem je, že ve stejném plazmatu může současně existovat několik různých teplot.

Abychom tomu porozuměli, připomeňme si definici teploty – ne každodenní, ale vědeckou. Teplota je mírou průměrné energie chaotického pohybu částic hmoty. Čím větší je tato energie, tím vyšší je teplota. V ionizovaném plynu jsou nejméně tři typy částic: elektrony, ionty a neutrální atomy. A pokud je tam směs plynů, tak počet různé odrůdy ještě více částic. Při zahřívání plynu vedou srážky mezi jeho částicemi nakonec k vyrovnání energií pohybu všech typů částic v něm, tedy k vyrovnání teploty. V plazmě je stanovena určitá průměrná teplota. Takové plazma se nazývá izotermické.

Další věcí je ionizace plynu elektrickým výbojem. Zde nedochází k vyrovnání energií. Když proud prochází plynem, elektrony zasahující neutrální atomy téměř nemění energii jejich pohybu, protože jsou ve srovnání s atomy velmi lehké. Ale elektrony mohou ionizovat a excitovat atomy a pak dojde k záři. Jinými slovy, průměrná energie elektronů je vyšší než průměrná energie iontů, a proto je teplota elektronů vyšší než teplota iontů.

Jedná se o neizotermické plazma. Existuje ve zářivkách, ve kterých může teplota elektronů dosahovat desítek tisíc stupňů – plyn svítí. Teplota iontů nepřesahuje pokojovou teplotu - stěny lampy jsou studené. Tyto teploty lze vyrovnat pouze při velmi vysokém tlaku.

Pokračování.

Plazma Plazmová lampa ilustrující některé ze složitějších jevů plazmatu, včetně filamentace. Plazmová záře je způsobena přechodem elektronů z vysokoenergetického do nízkoenergetického stavu po rekombinaci s ionty. Výsledkem tohoto procesu je záření se spektrem odpovídajícím excitovanému plynu.

Slovo „ionizovaný“ znamená, že alespoň jeden elektron byl oddělen od elektronových obalů významné části atomů nebo molekul. Slovo „kvazineutrální“ znamená, že i přes přítomnost volných nábojů (elektronů a iontů) je celkový elektrický náboj plazmatu přibližně nulový. Přítomnost volných elektrických nábojů dělá z plazmatu vodivé prostředí, které způsobuje jeho výrazně větší (ve srovnání s jinými agregovanými stavy hmoty) interakci s magnetickými a elektrickými poli. Čtvrté skupenství hmoty objevil W. Crookes v roce 1879 a I. Langmuir jej v roce 1928 pojmenoval „plazma“, možná kvůli jeho spojení s krevní plazmou. Langmuir napsal:

S výjimkou blízkosti elektrod, kde se nachází malý počet elektronů, obsahuje ionizovaný plyn ionty a elektrony v téměř stejném množství, což má za následek velmi malý celkový náboj v systému. K popisu této obecně elektricky neutrální oblasti iontů a elektronů používáme termín plazma.

Formy plazmy

Podle dnešních představ je fázovým stavem většiny hmoty (asi 99,9 % hmotnosti) ve vesmíru plazma. Všechny hvězdy jsou vyrobeny z plazmy a dokonce i prostor mezi nimi je vyplněn plazmou, i když velmi vzácnou (viz mezihvězdný prostor). Například planeta Jupiter v sobě soustředila téměř veškerou hmotu sluneční soustavy, která je v „neplazmovém“ stavu (kapalné, pevné a plynné). Hmotnost Jupiteru je přitom jen asi 0,1 % hmotnosti Sluneční soustavy a jeho objem je ještě menší: pouze 10–15 %. V tomto případě nejmenší částice prachu, které vyplňují vnější prostor a nesou určitý elektrický náboj, lze souhrnně považovat za plazma sestávající ze supertěžkých nabitých iontů (viz prašné plazma).

Vlastnosti a parametry plazmatu

Stanovení plazmy

Plazma je částečně nebo plně ionizovaný plyn, ve kterém jsou hustoty kladných a záporných nábojů téměř stejné. Ne každý systém nabitých částic lze nazvat plazmou. Plazma má následující vlastnosti:

• Dostatečná hustota: nabité částice musí být dostatečně blízko u sebe, aby každá z nich interagovala celý systém blízké nabité částice. Podmínka se považuje za splněnou, pokud je počet nabitých částic ve sféře vlivu (koule s Debyeovým poloměrem) dostatečný pro vznik kolektivních efektů (takové projevy jsou typickou vlastností plazmatu). Matematicky lze tento stav vyjádřit takto:

, kde je koncentrace nabitých částic.

• Přednost vnitřní interakce : poloměr Debyeova stínění musí být malý ve srovnání s charakteristickou velikostí plazmy. Toto kritérium znamená, že interakce probíhající uvnitř plazmatu jsou významnější ve srovnání s účinky na jeho povrchu, které lze zanedbat. Pokud je tato podmínka splněna, lze plazmu považovat za kvazi-neutrální. Matematicky to vypadá takto:

Klasifikace

Plazma se obvykle dělí na perfektní A nedokonalý, nízká teplota A vysoká teplota, rovnováha A nerovnováze a poměrně často je studené plazma nerovnovážné a horké plazma je rovnovážné.

Teplota

Při čtení populárně naučné literatury čtenář často vidí hodnoty teploty plazmatu v řádu desítek, stovek tisíc nebo dokonce milionů °C nebo K. Pro popis plazmatu ve fyzice je vhodné měřit teplotu nikoli ve °C , ale v jednotkách měření charakteristické energie pohybu částic, například v elektronvoltech (eV). Pro převod teploty na eV můžete použít následující vztah: 1 eV = 11600 K (Kelvin). Je tedy zřejmé, že teploty „desetitisíců °C“ jsou celkem snadno dosažitelné.

V nerovnovážném plazmatu teplota elektronů výrazně převyšuje teplotu iontů. K tomu dochází v důsledku rozdílu v hmotnostech iontu a elektronu, což ztěžuje proces výměny energie. Tato situace nastává u plynových výbojů, kdy ionty mají teplotu kolem stovek a elektrony mají teplotu kolem desítek tisíc K.

V rovnovážném plazmatu jsou obě teploty stejné. Protože ionizační proces vyžaduje teploty srovnatelné s ionizačním potenciálem, je rovnovážné plazma obvykle horké (s teplotou vyšší než několik tisíc K).

Pojem vysokoteplotní plazma se obvykle používá pro termonukleární fúzní plazma, která vyžaduje teploty milionů K.

Stupeň ionizace

Aby se z plynu stalo plazma, musí být ionizován. Stupeň ionizace je úměrný počtu atomů, které darovaly nebo absorbovaly elektrony, a především závisí na teplotě. I slabě ionizovaný plyn, ve kterém je méně než 1 % částic v ionizovaném stavu, může vykazovat některé typické vlastnosti plazmatu (interakce s vnějším elektromagnetickým polem a vysoká elektrická vodivost). Stupeň ionizace α definovaný jako α = n i/( n i+ n a), kde n i je koncentrace iontů a n a je koncentrace neutrálních atomů. Koncentrace volných elektronů v nenabitém plazmatu n e je určeno zřejmým vztahem: n e =<Z> n já, kde<Z> je průměrný náboj iontů plazmy.

Nízkoteplotní plazma se vyznačuje nízkým stupněm ionizace (do 1 %). Protože se taková plazma poměrně často používá v technologických procesech, někdy se jim říká technologické plazma. Nejčastěji jsou vytvářeny pomocí elektrických polí, která urychlují elektrony, které zase ionizují atomy. Elektrická pole jsou do plynu zavedena prostřednictvím indukční nebo kapacitní vazby (viz indukčně vázané plazma). Mezi typické aplikace nízkoteplotního plazmatu patří plazmová modifikace povrchových vlastností (diamantové filmy, nitridace kovů, modifikace smáčivosti), plazmové leptání povrchů (polovodičový průmysl), čištění plynů a kapalin (ozonizace vody a spalování částic sazí v dieselových motorech) .

Horké plazma je téměř vždy zcela ionizováno (stupeň ionizace ~100 %). Obvykle je to právě to, co je chápáno jako „čtvrtý stav hmoty“. Příkladem je Slunce.

Hustota

Vedle teploty, která je zásadní pro samotnou existenci plazmatu, je druhou nejdůležitější vlastností plazmatu jeho hustota. Kolokace hustota plazmy obvykle znamená elektronová hustota, tedy počet volných elektronů na jednotku objemu (přesně řečeno, hustota se zde nazývá koncentrace - nikoli hmotnost jednotky objemu, ale počet částic na jednotku objemu). V kvazineutrální plazmě hustota iontů připojené k němu prostřednictvím průměrného náboje počet iontů: . Další důležitou veličinou je hustota neutrálních atomů. V horkém plazmatu je malý, ale přesto může být důležitý pro fyziku procesů v plazmatu. Při uvažování procesů v hustém neideálním plazmatu se charakteristický parametr hustoty stává , který je definován jako poměr průměrné mezičásticové vzdálenosti k Bohrovu poloměru.

Kvazi-neutralita

Protože plazma je velmi dobrý vodič, elektrické vlastnosti jsou důležité. Plazmový potenciál nebo potenciál prostoru se nazývá průměrná hodnota elektrického potenciálu v daném bodě prostoru. Pokud je do plazmy zavedeno jakékoli těleso, jeho potenciál bude obecně nižší než potenciál plazmy kvůli vzhledu Debyeovy vrstvy. Tento potenciál se nazývá plovoucí potenciál. Díky své dobré elektrické vodivosti má plazma tendenci stínit všechna elektrická pole. To vede k jevu kvazineutrality - hustota negativních nábojů se s dobrou přesností rovná hustotě pozitivních nábojů (). Vzhledem k dobré elektrické vodivosti plazmatu je oddělení kladných a záporných nábojů nemožné ve vzdálenostech větších než je Debyeova délka a v časech větších než je perioda oscilací plazmatu.

Příkladem nekvazineutrálního plazmatu je elektronový paprsek. Hustota neneutrálních plazmat však musí být velmi malá, jinak se rychle rozpadnou v důsledku Coulombova odpuzování.

Rozdíly od plynného skupenství

Plazma se často nazývá čtvrté skupenství hmoty. Liší se od tří méně energetických agregovaných stavů hmoty, i když je podobný plynné fázi tím, že nemá specifický tvar ani objem. Stále se diskutuje o tom, zda je plazma samostatným stavem agregace, nebo jen horkým plynem. Většina fyziků věří, že plazma je více než plyn kvůli následujícím rozdílům:

Vlastnictví	Plyn	Plazma
Elektrická vodivost	Extrémně malý Například vzduch je vynikajícím izolantem, dokud se vlivem vnějšího elektrického pole o síle 30 kilovoltů na centimetr nepřemění do plazmového stavu.	Velmi vysoká Přestože při protékání proudu dochází k malému, ale přesto konečnému poklesu potenciálu, v mnoha případech lze elektrické pole v plazmatu považovat za rovné nule. Gradienty hustoty spojené s přítomností elektrické pole, lze vyjádřit pomocí Boltzmannovy distribuce. Díky schopnosti vést proudy je plazma vysoce náchylné na vliv magnetického pole, což vede k jevům, jako je filamentace, vzhled vrstev a výtrysků. Přítomnost kolektivních efektů je typická, protože elektrické a magnetické síly jsou dalekosáhlé a mnohem silnější než gravitační.
Počet typů částic	Jeden Plyny se skládají z navzájem podobných částic, které jsou v tepelném pohybu a také se pohybují vlivem gravitace a vzájemně se ovlivňují pouze na relativně krátké vzdálenosti.	Dva, tři nebo více Elektrony, ionty a neutrální částice se rozlišují podle elektronového znaménka. nabíjejí a mohou se chovat nezávisle na sobě - ​​mají různé rychlosti a dokonce i teploty, což způsobuje vznik nových jevů, jako jsou vlny a nestability.
Distribuce rychlosti	Maxwellova Vzájemná srážka částic vede k Maxwellovu rozdělení rychlosti, podle kterého má velmi malá část molekul plynu relativně vysoké rychlosti pohybu.	Může být nemaxwellovské Elektrická pole mají na rychlosti částic jiný vliv než srážky, které vždy vedou k Maxwellizaci rozložení rychlostí. Závislost na rychlosti Coulombova srážkového průřezu může tento rozdíl zvýšit, což vede k efektům, jako jsou dvouteplotní distribuce a únik elektronů.
Typ interakcí	Binární Srážky dvou částic, srážky tří částic jsou zpravidla extrémně vzácné.	Kolektivní Každá částice interaguje s mnoha najednou. Tyto kolektivní interakce mají mnohem větší dopad než dvoučásticové interakce.

Komplexní jevy plazmatu

I když jsou řídící rovnice popisující stavy plazmatu relativně jednoduché, v některých situacích nemohou adekvátně odrážet chování skutečného plazmatu: výskyt takových efektů je typickou vlastností složitých systémů, pokud se k jejich popisu používají jednoduché modely. Nejvýraznější rozdíl mezi reálným stavem plazmatu a jeho matematickým popisem pozorujeme v tzv. hraničních zónách, kde plazma přechází z jednoho fyzikálního stavu do druhého (např. ze stavu s nízkým stupněm ionizace do vysoce ionizovaný). Plazma zde nelze popsat pomocí jednoduchých hladkých matematických funkcí nebo pomocí pravděpodobnostního přístupu. Efekty jako spontánní změny tvaru plazmy jsou důsledkem složitosti interakce nabitých částic, které tvoří plazma. Podobné jevy Jsou zajímavé, protože se objevují ostře a nejsou stabilní. Mnohé z nich byly původně studovány v laboratořích a poté objeveny ve vesmíru.

Matematický popis

Plazma může být popsána na různých úrovních detailu. Plazma se obvykle popisuje odděleně od elektromagnetických polí. Společný popis vodivé tekutiny a elektromagnetických polí je uveden v teorii magnetohydrodynamických jevů nebo v teorii MHD.

Fluidní (tekutý) model

V tekutinovém modelu jsou elektrony popsány pomocí hustoty, teploty a průměrné rychlosti. Model je založen na: bilanční rovnici pro hustotu, rovnici zachování hybnosti a rovnici energetické bilance elektronů. V modelu dvou tekutin se s ionty zachází stejným způsobem.

Kinetický popis

Někdy kapalný model nestačí k popisu plazmy. Více podrobný popis poskytuje kinetický model, ve kterém je plazma popsáno v podmínkách distribuční funkce elektronů přes souřadnice a momenty. Model je založen na Boltzmannově rovnici. Boltzmannova rovnice není použitelná pro popis plazmatu nabitých částic s Coulombovou interakcí kvůli dalekonosné povaze Coulombových sil. Proto se pro popis plazmatu s Coulombovou interakcí používá Vlasovova rovnice se samokonzistentním elektromagnetickým polem vytvořeným nabitými částicemi plazmatu. Kinetický popis musí být použit v nepřítomnosti termodynamické rovnováhy nebo v přítomnosti silných nehomogenit plazmatu.

Particle-In-Cell (částice v buňce)

Modely Particle-In-Cell jsou podrobnější než kinetické modely. Začleňují kinetické informace sledováním trajektorií velkého počtu jednotlivých částic. Elektrický náboj a proudové hustoty jsou určeny součtem počtu částic v článcích, které jsou malé ve srovnání s uvažovaným problémem, ale přesto obsahují velký početčástice. Elektrická a magnetická pole se zjišťují z hustoty náboje a proudu na hranicích buněk.

Základní charakteristiky plazmatu

Všechny veličiny jsou uvedeny v Gaussových jednotkách CGS s výjimkou teploty, která se udává v eV a hmotnosti iontu, která se udává v jednotkách hmotnosti protonů; Z- číslo poplatku; k- Boltzmannova konstanta; NA- vlnová délka; γ - adiabatický index; ln Λ - Coulombův logaritmus.

Frekvence

• Larmorova frekvence elektronu, úhlová frekvence kruhového pohybu elektronu v rovině kolmé k magnetickému poli:

• Larmorova frekvence iontu, úhlová frekvence kruhového pohybu iontu v rovině kolmé k magnetickému poli:

• plazmové frekvence(frekvence oscilace plazmy), frekvence, se kterou elektrony oscilují kolem rovnovážné polohy a jsou posunuty vzhledem k iontům:

• frekvence iontového plazmatu:

• frekvence srážky elektronů

• frekvence srážek iontů

Délky

• De Broglieho elektronová vlnová délka, vlnová délka elektronu v kvantové mechanice:

• minimální vzdálenost přístup v klasickém případě, minimální vzdálenost, na kterou se mohou dvě nabité částice k sobě při čelní srážce přiblížit, a počáteční rychlost odpovídající teplotě částic, přičemž se zanedbávají kvantově mechanické efekty:

• elektronový gyromagnetický poloměr, poloměr kruhového pohybu elektronu v rovině kolmé k magnetickému poli:

• iontový gyromagnetický poloměr, poloměr kruhového pohybu iontu v rovině kolmé k magnetickému poli:

• velikost vrstvy plazmy, vzdálenost do které elektromagnetické vlny může proniknout do plazmy:

• Poloměr Debye (délka Debye), vzdálenost, na kterou jsou elektrická pole stíněna v důsledku redistribuce elektronů:

Rychlosti

• rychlost tepelného elektronu, vzorec pro odhad rychlosti elektronů při Maxwellově rozdělení. Průměrná rychlost, nejpravděpodobnější rychlost a střední kvadratická rychlost se od tohoto výrazu liší pouze faktory řádu jednoty:

• tepelná rychlost iontů, vzorec pro odhad rychlosti iontů při Maxwellově rozdělení:

• rychlost iontového zvuku, rychlost podélných iontových zvukových vln:

• Alfven rychlost, rychlost Alfvenových vln:

Bezrozměrné množství

• druhá odmocnina z poměru hmotností elektronů a protonů:

• Počet částic v Debyeově sféře:

• Poměr rychlosti Alfvénic k rychlosti světla

• poměr plazmové a Larmorovy frekvence pro elektron

• poměr plazmových a Larmorových frekvencí pro iont

• poměr tepelné a magnetické energie

• poměr magnetické energie ke klidové energii iontu

Ostatní

• Bohmův difúzní koeficient

• Spitzer boční odpor

Stav plazmy je téměř jednomyslně uznáván vědeckou komunitou jako čtvrtý stav hmoty. Kolem tohoto stavu se dokonce vytvořila samostatná věda, která tento jev studuje – fyzika plazmatu. Stav plazmy nebo ionizovaného plynu je reprezentován jako soubor nabitých částic, jejichž celkový náboj v libovolném objemu systému je nulový - kvazineutrální plyn.

Existuje také plynové výbojové plazma, které vzniká při výboji plynu. Když plynem prochází elektrický proud, první ionizuje plyn, jehož ionizované částice proud přenášejí. Tak se v laboratorních podmínkách získává plazma, jejíž stupeň ionizace lze řídit změnou aktuálních parametrů. Na rozdíl od vysokoteplotního plazmatu je však plazma s plynovým výbojem zahřívána proudem, a proto se při interakci s nenabitými částicemi okolního plynu rychle ochlazuje.

Elektrický oblouk - ionizovaný kvazi-neutrální plyn

Vlastnosti a parametry plazmatu

Na rozdíl od plynu má látka v plazmovém stavu velmi vysokou elektrickou vodivost. A přestože je celkový elektrický náboj plazmatu obvykle nulový, je výrazně ovlivněn magnetickým polem, které může způsobit proudění výtrysků takové hmoty a její rozdělení do vrstev, jak je pozorováno na Slunci.

Spikuly jsou proudy sluneční plazmy

Další vlastností, která odlišuje plazmu od plynu, je kolektivní interakce. Jestliže se částice plynu obvykle srážejí po dvou a občas je pozorována pouze srážka tří částic, pak částice plazmatu v důsledku přítomnosti elektromagnetických nábojů interagují současně s několika částicemi.

V závislosti na parametrech se plazma dělí do následujících tříd:

• Podle teploty: nízká teplota - méně než milion kelvinů a vysoká teplota - milion kelvinů nebo více. Jedním z důvodů existence takové separace je, že termojaderné fúze se může zúčastnit pouze vysokoteplotní plazma.
• Rovnováha a nerovnováha. Látka v plazmovém stavu, kdy teplota elektronů je výrazně vyšší než teplota iontů, se nazývá nerovnovážná. V případě, kdy je teplota elektronů a iontů stejná, hovoříme o rovnovážném plazmatu.
• Podle stupně ionizace: vysoce ionizované a plazma s nízkým stupněm ionizace. Faktem je, že i ionizovaný plyn, jehož 1 % částic je ionizováno, vykazuje některé vlastnosti plazmatu. Plazma se však obvykle nazývá plně ionizovaný plyn (100 %). Příkladem látky v tomto stavu je sluneční hmota. Stupeň ionizace přímo závisí na teplotě.

Aplikace

Plazma našla své největší uplatnění v osvětlovací technice: v plynových výbojkách, obrazovkách a různých plynových výbojkách, jako je stabilizátor napětí nebo generátor mikrovlnného záření. Vraťme se k osvětlení - všechny plynové výbojky jsou založeny na toku proudu plynem, který způsobuje jeho ionizaci. Plazmová obrazovka, populární v technologii, je sada plynových výbojových komor naplněných vysoce ionizovaným plynem. Elektrický výboj, který se vyskytuje v tomto plynu, generuje ultrafialové záření, které je absorbováno fosforem a následně způsobuje jeho záři ve viditelné oblasti.

Druhou oblastí použití plazmy je kosmonautika a konkrétněji plazmové motory. Takové motory pracují na bázi plynu, obvykle xenonu, který je vysoce ionizován v plynové výbojové komoře. Výsledkem tohoto procesu je, že těžké xenonové ionty, které jsou také urychlovány magnetickým polem, vytvářejí silný proud, který vytváří tah motoru.

Největší naděje jsou vkládány do plazmy – jako „paliva“ pro termonukleární reaktor. Vědci, kteří chtějí zopakovat procesy fúze atomových jader, ke kterým dochází na Slunci, pracují na získávání fúzní energie z plazmatu. Uvnitř takového reaktoru je vysoce zahřátá látka (deuterium, tritium nebo dokonce) v plazmovém stavu a díky svým elektromagnetickým vlastnostem je zadržována magnetickým polem. Ke vzniku těžších prvků z výchozího plazmatu dochází s uvolněním energie.

Plazmové urychlovače se také používají ve fyzikálních experimentech s vysokou energií.

Plazma v přírodě

Stav plazmy je nejběžnější formou hmoty, tvoří asi 99 % hmotnosti celého vesmíru. Hmota každé hvězdy je sraženina vysokoteplotního plazmatu. Kromě hvězd existuje také mezihvězdné nízkoteplotní plazma, které vyplňuje vesmír.

Nejjasnějším příkladem je ionosféra Země, která je směsí neutrálních plynů (kyslíku a dusíku) a také vysoce ionizovaného plynu. Ionosféra vzniká v důsledku ozáření plynem sluneční záření. Interakce kosmického záření s ionosférou vede k polární záři.

Na Zemi lze plazmu pozorovat v okamžiku úderu blesku. Elektrický jiskrový náboj proudící v atmosféře silně ionizuje plyn podél jeho dráhy, čímž vzniká plazma. Je třeba poznamenat, že „plné“ plazma jako soubor jednotlivých nabitých částic vzniká při teplotách nad 8000 stupňů Celsia. Z tohoto důvodu je tvrzení, že oheň (jehož teplota nepřesahuje 4000 stupňů) plazma, jen populární mylná představa.

Kromě tří výše uvedených stavů může být látka ve čtvrtém stavu agregace - plazma , který byl objeven poměrně nedávno. Plazmatický stav nastává, když je látka v plynném stavu vystavena tak silným ionizujícím faktorům, jako jsou ultravysoké teploty (několik milionů stupňů), silné elektrické výboje nebo elektromagnetické záření. V tomto případě jsou molekuly a atomy látky zničeny a přeměněny na směs skládající se z kladně nabitých jader a elektronů pohybujících se kolosální rychlostí. Z tohoto důvodu se plazma někdy nazývá elektronově-jaderný plyn.

Existují dva typy plazmatu: izotermické a plynové výboje.

Izotermické plazma Získává se při vysokých teplotách, pod jejichž vlivem dochází k tepelné disociaci atomů látky, a může existovat neomezeně dlouho. Tento typ plazmy je látkou hvězd, stejně jako kulových blesků. Ionosféra Země je také speciální odrůda plazma; v tomto případě však dochází k ionizaci vlivem ultrafialového záření ze Slunce.

Izotermické plazma hraje ve vesmírných procesech mimořádně důležitou roli. Výjimkou jsou tři další agregované stavy hmoty ve vesmíru.

Plazma s plynovým výbojem vzniká při elektrickém výboji a je tedy stabilní pouze v přítomnosti elektrického pole. Jakmile ustane působení vnějšího pole, plazma plynového výboje v důsledku tvorby neutrálních atomů z iontů a elektronů zanikne během 10 –5 -10 –4 s.

Jednou z pozoruhodných vlastností plazmatu je jeho vysoká elektrická vodivost. Čím vyšší je teplota plazmatu, tím vyšší je jeho vodivost. Díky tomu mohou plazmou procházet proudy stovek tisíc a milionů ampér.

Průchodem takových proudů plazmatem může být jeho teplota zvýšena na desítky nebo dokonce stovky milionů stupňů a jeho tlak - až deset gigapascalů. Je známo, že takové podmínky se blíží držení termonukleární fúzní reakce , které mohou produkovat obrovské množství energie.

Jak známo, energie se uvolňuje nejen při štěpení jader, ale i při jejich slučování, tedy při slučování lehčích jader na těžší. Úkolem je v tomto případě překonat elektrické odpuzování a přiblížit lehká jádra na dostatečně malé vzdálenosti, kde mezi nimi začnou působit jaderné přitažlivé síly. Takže pokud by bylo například možné přinutit dva protony a dva neutrony, aby se spojily do jádra atomu helia, pak by se uvolnila obrovská energie. Zahřátím na vysoké teploty v důsledku běžných srážek se jádra mohou přiblížit na tak malé vzdálenosti, že do hry vstupují jaderné síly a dochází k fúzi. Jakmile je proces fúze zahájen, jak ukazují výpočty, může poskytnout množství tepla potřebné k udržení vysoké teploty nutné pro další jaderné fúze, tzn. proces bude nepřetržitě pokračovat. V tomto případě se získá tak silný zdroj tepelné energie, že její množství lze řídit pouze množstvím požadovaný materiál. To je podstata provádění řízené termonukleární fúzní reakce.

Když elektrický proud prochází plazmou, vytváří silné magnetické pole, které stlačuje tok elektronů a iontů plazmový kabel .Tím se dosáhne tepelná izolace plazma ze stěn cévy. S rostoucím proudem se elektromagnetická komprese plazmatu stává výraznější. To je podstatou tzv špetka efekt .Jak výzkum ukázal, efekt sevření a síly vytvářené vnějšími magnetickými poli měnícími se podle určitého zákona lze úspěšně využít k udržení plazmatu v „magnetické láhvi“, kde dochází k fúzní reakci.

TEORIE CHEMICKÉ VAZBY

Obecná ustanovení nauky o chemických vazbách. Kovalentní vazba

Koncept chemické vazby je jedním ze základních moderní věda. Bez znalosti podstaty interakce atomů není možné porozumět mechanismu vzniku chemických sloučenin, jejich složení a reaktivitě a ještě více předpovídat vlastnosti nových materiálů.

Úplně první a ne zcela jasné představy o chemických vazbách zavedl Kekule v roce 1857. Upozornil, že počet atomů vázaných na atom jiného prvku závisí na zásaditosti jednotlivých složek .

Poprvé byl termín „chemická vazba“ zaveden A.M. Butlerov v roce 1863. Při vytváření nauky o chemických vazbách velkou roli hrál svou teorií chemické struktury, navrženou v roce 1861. Po formulování hlavních ustanovení teorie však Butlerov ještě nepoužil termín „chemická vazba“. Principy jeho učení jsou následující:

1. Atomy v molekulách jsou navzájem spojeny v určité sekvenci. Změna této sekvence vede ke vzniku nové látky s novými vlastnostmi.

2. Ke spojení atomů dochází v souladu s jejich mocenstvím.

3. Vlastnosti látek závisí nejen na složení, ale také na jejich „chemické struktuře“, tzn. o pořadí spojení atomů v molekulách a povaze jejich vzájemného ovlivňování.

Vlastnosti látek tedy určuje nejen jejich kvalitativní a kvantitativní složení, ale také vnitřní struktura molekul.

V roce 1863 v díle „Na různá vysvětlení některé případy izomerie“ Butlerov již hovoří o „metodě chemické vazby mezi atomy“, o „chemické vazbě jednotlivých atomů“.

Co znamená pojem „chemická vazba“?

Lze uvést řadu definic tohoto pojmu, ale nejzřetelnější z nich je ta chemická vazba – jde o interakci, ke které dochází mezi atomy při tvorbě látek.

Vědecké vysvětlení podstaty chemické vazby se mohlo objevit až po vzniku nauky o struktuře atomu. V roce 1916 americký fyzikální chemik Lewis navrhl, že chemická vazba vzniká párováním elektronů patřících různým atomům. Tato myšlenka byla výchozím bodem pro moderní teorie kovalentní chemické vazby .

Ve stejném roce německý vědec Kossel navrhl, že když dva atomy interagují, jeden z nich se rozdává a druhý přijímá elektrony. Elektrostatická interakce výsledných iontů vede k vytvoření stabilní sloučeniny. Vývoj Kosselových myšlenek vedl ke vzniku teorie iontových vazeb .

V každém případě je chemická vazba elektrického původu, protože je nakonec způsobena interakcí elektronů.

Jedním z důvodů vzniku chemické vazby je touha atomů zaujmout stabilnější stav. Předpoklad vznik chemické vazby je pokles potenciální energie systému interagujících atomů.

Na chemické reakce atomová jádra a vnitřní elektronové obaly nepodléhají změnám. K chemické vazbě dochází interakcí elektronů nejvzdálenějších od jádra, tzv mocenství .

Valenční prvky jsou: pro s-prvky - s-elektrony vnější energetické hladiny, pro p-prvky - s- a p-elektrony vnější energetické hladiny, pro d-prvky - s-elektrony vnější a d-elektrony pre-externích energetických hladin, pro f-prvky - s-elektrony vnějších a f-elektrony třetí vnější energetické hladiny.

Obvykle existuje pět hlavních typů chemických vazeb: iontové, kovalentní, kovové, vodíkové, a také mezimolekulární interakce , způsobené van der Waalsovými silami, a první tři typy spojení jsou výrazně silnější než poslední dva.

Moderní doktrína chemické vazby je založena na kvantově mechanických konceptech. K popisu chemických vazeb se v současné době široce používají dvě metody: metoda valenční vazby(MVS) a molekulární orbitální metoda(MMO).

Metoda BC je jednodušší a názornější, takže úvahy o teorii chemické vazby začneme s ní.

Uvažujme nejběžnější kovalentní chemickou vazbu.

Metoda valenční vazby

Metoda BC je založena na následujících ustanoveních.

1. Kovalentní chemická vazba je tvořena dvěma elektrony s opačně orientovanými spiny a tento elektronový pár patří současně dvěma atomům. Samotné atomy si zachovávají svou individualitu.

2. Kovalentní chemická vazba je tím silnější, čím více se vzájemně interagující elektronové mraky překrývají.

V širokém slova smyslu kovalentní vazba - Jedná se o chemickou vazbu mezi atomy, prováděnou sdílením elektronů. Kovalentní vazbu lze považovat za univerzální, nejběžnější typ chemické vazby.

Pro přesný popis stavu elektronu v molekule, je nutné vyřešit Schrödingerovu rovnici pro odpovídající systém elektronů a jader, upřesňující podmínku minimální energie. V současnosti je však řešení Schrödingerovy rovnice možné jen pro většinu jednoduché systémy. První přibližný výpočet elektronové vlnové funkce provedli v roce 1927 Heitler a London pro molekulu vodíku.

Rýže. 4.1. Závislost energie soustavy dvou atomů vodíku na

mezijaderná vzdálenost pro elektrony s paralelními (1) a

antiparalelní (2) rotace.

V důsledku své práce získali rovnici vztahující potenciální energii systému ke vzdálenosti mezi jádry dvou atomů vodíku. Ukázalo se, že výsledky výpočtu závisí na tom, zda jsou spiny obou elektronů stejné nebo opačné ve znaménku.

Při paralelních spinech vede přibližování atomů k neustálému zvyšování energie systému. Při opačně orientovaných spinech se atomy k sobě přibližují na určitou vzdálenost r 0 je doprovázeno poklesem energie soustavy, načež se začne opět zvyšovat (obr. 4.1).

Pokud jsou tedy spiny elektronů rovnoběžné, nedochází z energetických důvodů k tvorbě chemické vazby, ale v případě opačně směrovaných spinů elektronů vzniká molekula H2 - stabilní systém dvou atomů vodíku, vzdálenost mezi jehož jádra je r 0 .

Toto je vzdálenost r 0 výrazně menší než dvojnásobek atomového poloměru (pro molekulu vodíku - 0,074, resp. 0,106 nm), proto při vzniku chemické vazby dochází k vzájemnému překrývání elektronových mraků a reagujících atomů (obr. 3.2).

Rýže. 4.2. Schéma překrytí elektronového mraku při vzniku

molekuly vodíku

V důsledku překrývání mraků se zvyšuje hustota elektronů mezi jádry a zvyšují se přitažlivé síly mezi touto oblastí záporného náboje a kladně nabitými jádry interagujících atomů. Nárůst přitažlivých sil je doprovázen uvolňováním energie, což vede ke vzniku chemické vazby.

Při zobrazování strukturních vzorců je vazba označena pomlčkou nebo dvěma tečkami (tečka označuje elektron):

N – N N: N

V uvažovaném případě jsou elektrony umístěné v s-orbitalech atomů vodíku sdílené. Atom vodíku nemá žádné další elektrony. V případě například halogenů má každý interagující atom také tři páry elektronů na vnější energetické úrovni, které se nepodílejí na tvorbě chemické vazby (dva s-elektrony a čtyři p-elektrony):

Chemická vazba v molekule F2 vzniká interakcí nepárových elektronů umístěných v atomových p-orbitalech, zbývající elektrony se na tvorbě chemické vazby nepodílejí (často se jim říká osamocené elektronové páry).

Na tvorbě molekul H 2 a F 2 se podílí pouze jeden elektron z každého atomu. Kovalentní vazba tvořená jedním párem elektronů se nazývá singl sdělení

Vazba tvořená dvěma nebo třemi páry elektronů se nazývá násobek sdělení Atomy kyslíku a dusíku tedy obsahují dva a tři nepárové elektrony:

V důsledku toho se dva nebo tři elektrony z každého atomu účastní tvorby molekul O2 a N2. Vazba v molekule kyslíku je tedy dvojitá a v molekule dusíku trojná:

Jak může vzniknout vícenásobná vazba? Jsou všechna spojení v těchto případech stejná? Abychom odpověděli na tuto a další související otázky, měli bychom zvážit základní charakteristiky kovalentní vazby.

Stejná látka v přírodě má schopnost radikálně měnit své vlastnosti v závislosti na teplotě a tlaku. Vynikajícím příkladem toho je voda, která existuje ve formě pevného ledu, kapaliny a páry. Jedná se o tři agregované stavy dané látky, která má chemický vzorec H 2 O. Ostatní látky v přírodních podmínkách jsou schopny měnit své vlastnosti obdobným způsobem. Ale kromě těch uvedených existuje v přírodě ještě jeden stav agregace - plazma. V pozemských podmínkách je poměrně vzácný a obdařený zvláštními vlastnostmi.

Molekulární struktura

Na čem závisí 4 skupenství hmoty, ve kterých hmota sídlí? Z interakce prvků atomu a samotných molekul, obdařených vlastnostmi vzájemného odpuzování a přitažlivosti. Tyto síly jsou samokompenzační v pevném stavu, kde jsou atomy uspořádány geometricky správně, tvoří se krystalová mřížka. Hmotný předmět si přitom dokáže uchovat obě výše uvedené kvalitativní vlastnosti: objem i tvar.

Jakmile se však kinetická energie molekul zvýší a pohybují se chaoticky, zničí zavedený řád a změní se v kapaliny. Mají tekutost a vyznačují se absencí geometrických parametrů. Ale zároveň si tato látka zachovává svou schopnost neměnit celkový objem. V plynném stavu zcela chybí vzájemná přitažlivost mezi molekulami, plyn tedy nemá tvar a má možnost neomezené expanze. Ale koncentrace látky výrazně klesá. Samotné molekuly se za normálních podmínek nemění. To je hlavní rys prvních 3 ze 4 skupenství hmoty.

Transformace stavů

Transformační proces solidní v jiných formách je možné provádět postupným zvyšováním teploty a změnou tlaku. V tomto případě dojde k přechodům náhle: vzdálenost mezi molekulami se znatelně zvětší, mezimolekulární vazby budou zničeny se změnou hustoty, entropie a množství volné energie. Je také možné, že pevná látka bude přeměněna přímo na plynnou formu, přičemž se vynechají mezistupně. Říká se tomu sublimace. Takový proces je za normálních pozemských podmínek docela možný.

Když však indikátory teploty a tlaku dosáhnou kritické úrovně, vnitřní energie látky se zvýší natolik, že elektrony pohybující se závratnou rychlostí opouštějí své vnitroatomové dráhy. V tomto případě se tvoří pozitivní a negativní částice, ale jejich hustota ve výsledné struktuře zůstává téměř stejná. Tak vzniká plazma - stav agregace látky, která je ve skutečnosti plynem, zcela nebo částečně ionizovaným, jehož prvky jsou vybaveny schopností vzájemné interakce na velké vzdálenosti.

Vysokoteplotní plazma vesmíru

Plazma je zpravidla neutrální látkou, i když se skládá z nabitých částic, protože kladné a záporné prvky v ní, které jsou přibližně stejné, se navzájem kompenzují. Tento stav agregace za normálních pozemských podmínek je méně častý než jiné dříve zmíněné. Ale i přes to se většina vesmírných těles skládá z přírodní plazmy.

Příkladem toho je Slunce a další četné hvězdy vesmíru. Teploty jsou tam fantasticky vysoké. Vždyť na povrchu hlavního tělesa naší planetární soustavy dosahují 5500°C. To je více než padesátkrát vyšší než parametry potřebné k varu vody. Uprostřed ohnivé koule je teplota 15 000 000 °C. Není divu, že se tam ionizují plyny (hlavně vodík) a dosahují agregovaného stavu plazmy.

Nízkoteplotní plazma v přírodě

Mezihvězdné médium, které vyplňuje galaktický prostor, se také skládá z plazmy. Ale liší se od své vysokoteplotní odrůdy popsané výše. Taková látka se skládá z ionizované hmoty pocházející ze záření emitovaného hvězdami. Toto je nízkoteplotní plazma. Stejně tak sluneční paprsky, dopadající na hranice Země, vytvářejí ionosféru a nad ní umístěný radiační pás sestávající z plazmatu. Rozdíly jsou pouze ve složení látky. Ačkoli všechny prvky uvedené v periodické tabulce mohou být v podobném stavu.

Plazma v laboratoři a její aplikace

Podle zákonů jej lze snadno dosáhnout za nám známých podmínek. Při provádění laboratorních experimentů stačí kondenzátor, dioda a odpor zapojené v sérii. Takový obvod je na sekundu připojen ke zdroji proudu. A pokud se dotknete drátů kovový povrch, pak se samotné částice, stejně jako molekuly páry a vzduchu umístěné poblíž, ionizují a ocitnou se v agregovaném stavu plazmy. Podobné vlastnosti hmoty se využívají k vytváření xenonových a neonových obrazovek a svařovacích strojů.

Plazma a přírodní jevy

Za přirozených podmínek lze plazmu pozorovat ve světle polární záře a během bouřky ve formě kulového blesku. Někomu vysvětlení přírodní jevy, kterým byly dříve přisuzovány mystické vlastnosti, byly nyní dány moderní fyzikou. Plazma, která se za zvláštního stavu atmosféry tvoří a září na koncích vysokých a ostrých předmětů (stožáry, věže, obrovské stromy), brali před staletími námořníci jako předzvěst štěstí. Proto byl tento jev nazýván „St Elmo’s Fire“.

Cestovatelé, kteří viděli během bouřky v bouři korónový výboj v podobě světélkujících střapců nebo paprsků, to považovali za dobré znamení, protože si uvědomili, že se vyhnuli nebezpečí. Není divu, protože předměty tyčící se nad vodou, vhodné pro „znamení světce“, by mohly naznačovat přiblížení lodi ke břehu nebo prorokovat setkání s jinými loděmi.

Nerovnovážná plazma

Výše uvedené příklady výmluvně demonstrují, že není nutné zahřívat látku na fantastické teploty, aby se dosáhlo plazmatického stavu. K ionizaci stačí použít sílu elektromagnetické pole. Těžké složky hmoty (ionty) přitom nezískávají významnou energii, protože teplota během tohoto procesu nemusí přesáhnout několik desítek stupňů Celsia. Za takových podmínek se lehké elektrony, které se odtrhnou od hlavního atomu, pohybují mnohem rychleji než inertnější částice.

Taková studená plazma se nazývá nerovnovážné. Kromě plazmových televizorů a neonových lamp se používá také při čištění vody a potravin, používá se k dezinfekci pro lékařské účely. Studená plazma navíc může pomoci urychlit chemické reakce.

Zásady použití

Vynikajícím příkladem toho, jak je uměle vytvořená plazma využívána ve prospěch lidstva, je výroba plazmových monitorů. Buňky takové obrazovky jsou vybaveny schopností vyzařovat světlo. Panel je jakýmsi „sendvičem“ skleněných tabulí umístěných blízko sebe. Mezi nimi jsou umístěny boxy se směsí inertních plynů. Mohou to být neon, xenon, argon. A na vnitřní povrch buněk jsou aplikovány modré, zelené a červené fosfory.

Vně článků jsou připojeny vodivé elektrody, mezi kterými vzniká napětí. V důsledku toho vzniká elektrické pole a v důsledku toho dochází k ionizaci molekul plynu. Výsledné plazma vyzařuje ultrafialové paprsky, které jsou absorbovány fosfory. Vzhledem k tomu dochází k jevu fluorescence prostřednictvím emitovaných fotonů. Díky složité kombinaci paprsků v prostoru se objevuje jasný obraz široké škály odstínů.

Plazmové hrůzy

Tato forma hmoty nabývá smrtelné podoby během jaderný výbuch. Plazma ve velkých objemech vzniká během tohoto nekontrolovaného procesu s uvolňováním obrovského množství různých druhů energie. v důsledku aktivace rozbušky exploduje a v prvních sekundách ohřeje okolní vzduch na gigantické teploty. V tomto okamžiku se objeví smrtící ohnivá koule, která roste impozantní rychlostí. Viditelná oblast světlé koule je zvětšena ionizovaným vzduchem. Sraženiny, obláčky a proudy plazmy výbuchu tvoří rázovou vlnu.

Nejprve svítící koule, která postupuje, okamžitě pohltí vše, co jí stojí v cestě. V prach se proměňují nejen lidské kosti a tkáně, ale i pevné skály a ničí se i ty nejodolnější umělé stavby a předměty. Pancéřové dveře do bezpečných úkrytů vás nezachrání tanky a další vojenské vybavení.

Plazma svými vlastnostmi připomíná plyn v tom, že nemá specifický tvar a objem, v důsledku čehož se může neomezeně rozpínat. Z tohoto důvodu mnoho fyziků vyjadřuje názor, že by neměl být považován za samostatný stav agregace. Však významné rozdíly je to zřejmé z pouhého horkého plynu. Patří mezi ně: schopnost vést elektrické proudy a vystavení magnetickým polím, nestabilita a schopnost jednotlivých částic mít různé rychlosti a teploty, přičemž spolu vzájemně působí.