De gamle grækere gav os, ud over storslåede kunstværker, en idé om verdens struktur, smuk i sin naive enkelhed. De troede, at alle ting var baseret på fire "principper" eller "elementer": jord, vand, luft og ild. Allerede på Lomonosovs tid blev det kendt, at de tre første af dem blot er forskellige stoftilstande, som kaldes henholdsvis fast, flydende og gas. Hvad med ild? I lang tid videnskabsmænd skelnede det ikke som en uafhængig form for eksistens af stof. Og først i de seneste årtier har det været muligt at trænge ind i hemmelighederne bag den flammende tilstand af et stof kaldet plasma.

FRA TRE BETINGELSER - TIL DET FJERDE

For at forstå, hvordan den fjerde tilstand adskiller sig fra alle de andre, lad os se på "byggestenene" af ethvert stof - . Et atom af hvert stof består af en positivt ladet kerne og en skal af negativt ladede elektroner, der bevæger sig i forskellige baner. Det er ikke let at ødelægge denne skal: kræfterne af elektrisk interaktion holder elektronerne i deres baner.

...På en solrig forårsdag kan du se et stykke is smelte på fortovet. Isen blev mørkere, løsnede sig, og der dukkede vand op under den. Så begyndte tynde tågestrømme at ryge over vandet, og efter kort tid forsvandt vandet også: det... I begge disse transformationer tager elektronskallen af ​​de atomer, der kommer ind i vandet, kun lidt del. Solens stråler, der opvarmer isen, giver først termisk energi til dens molekyler, tilstrækkelig til at ødelægge isen. Så termisk energi, overført til vandmolekyler, bryder bindingerne mellem dem - som et resultat fremkommer damp. Lad os placere det i en beholder og begynde at varme det op.

Vi bliver nødt til at være tålmodige. Enheden viser fem hundrede, et tusinde, to tusinde grader. Vi mærker stadig ikke noget. Men ved en temperatur på flere tusinde grader opstår der en svag glød i karret, som bliver stadig lysere, efterhånden som temperaturen stiger yderligere.

Fysikeren vil sige, at nu er vanddampen gået over i plasmatilstanden. Men vi lagde ikke engang mærke til det. Men det, der er usynligt for det menneskelige øje, er ingen hemmelighed for følsomme fysiske instrumenter. De vil fortælle os om, hvad de nåede at "se".

PLASMA ER FØDT

Hvad er den termiske energi, der tilføres fartøjet med gas brugt på? For at øge hastigheden af ​​molekylær bevægelse. De skynder sig hurtigere og hurtigere i fartøjet, kolliderer med hinanden oftere og mere energisk. Samtidig "ryster" deres atomers elektronskaller kraftigere, indtil de ydre elektroner, der er svagest forbundet med kernen, begynder at bryde væk fra dem. Atomerne får en positiv ladning og bliver til ioner.

Enheden giver os besked: ionisering er begyndt - frie elektroner og ioniserede atomer er dukket op i gassen. Temperaturen stiger, og atomernes skaller "sprænger i sømmene." De indre elektroner forsøger at flygte fra atomet. Men hvis en ny kollision ikke hjælper dem ved "udgangen", vil kernen trække dem tilbage. Når de vender tilbage, opgiver elektronerne deres energi i form af elektromagnetisk stråling, som registreres af enheden. Ja, vi kan selv se: Gassen begyndte at gløde.

Med en yderligere stigning i temperaturen bliver gløden i karret gradvist blændende lys, uudholdelig for øjnene. Plasmaet når så at sige, perfekt stand: kun frie elektroner og fuldstændig nøgne atomkerner var tilbage i karret. Et imaginært termometer, hvis det placeres i et kar, ville vise en temperatur på flere millioner grader.

DET ER IKKE SÅ ENKELT

Vi lavede ikke en reservation. Det er ikke kun termometeret, der er imaginært, men også selve oplevelsen. Opvarmning af gas til en sådan temperatur er slet ikke så simpelt som for eksempel at koge vand i en kedel.

Det første smuthul, hvorigennem den energi, der tilføres gassen, slipper ud, er karrets vægge, som opvarmes. Også selvom du laver dem ud af varmeisoleringsmateriale, så kan temperaturen i dette tilfælde kun øges, indtil gassen begynder at gløde. Energien slipper nu ud af gassen i form af elektromagnetisk stråling. Spejlvægge hjælper heller ikke.

Det er indlysende, at energi skal tilføres gassen ikke ved termiske midler. Hvilken slags? På bedste vis at producere plasma er en elektrisk udladning. Hvad er dens fordele? For det første forløber alle processer meget hurtigere end under en kemisk forbrændingsreaktion. Derudover kan varigheden af ​​udledningen begrænses til milliontedele af et sekund, og effekten kan øges til millioner af kilowatt. Dette er vigtigt: udledningen tillader energi at blive tilført til gassen hurtigere, end den slipper ud af gassen.

I naturen og i hverdagen støder vi på mange eksempler på elektrisk udladning i gasser. Dette er lyn og en voltaisk lysbue, gløden fra højspændingsledninger og gnister i et elektrisk kredsløb. Men hvorfor løber elektrisk strøm generelt gennem gasser, som er kendt for at være isolatorer? Sammen med dette spørgsmål opstår der mange andre, der er lige så interessante.

IONER I RUMMET. KOLDT PLASMA

Det viser sig, at gas er en isolator, så at sige, kun teoretisk. I praksis, selvom den er svag, leder den altid elektrisk strøm. Nogle mennesker er nok ikke engang klar over, at der er ioner i luften, vi indånder. De samme ioner, som det ser ud til, kun kan dannes ved meget høje temperaturer. Deres udseende er forårsaget af virkningen af ​​kosmiske stråler såvel som radioaktive stoffer placeret i jordskorpen. Sandt nok er der meget få af disse ioner, men de er den "sti", hvormed strømmen kommer ind i gassen.

En gæst i en andens hjem kan dog opføre sig anderledes. Hvis spændingen på elektroderne er lav, kan udladningen kun detekteres ved hjælp af følsomme instrumenter - en svag strøm flyder, og gasatomerne forbliver for det meste neutrale. Lad os øge spændingen. Strømmen vil stige. Flere og flere gasatomer er involveret i ioniseringsprocessen, indtil der til sidst sker en lavineudledning og dermed stoffets plasmatilstand.

Vi ved allerede, at for at opnå plasma skal vi opvarme gassen til høj temperatur. Men rør ved lysstofrøret. Vær ikke bange for at blive brændt: dens vægge er helt kolde. I mellemtiden lyser kviksølvdampen i den, og dette er et tegn på plasma. Hvordan så? Faktum er, at flere forskellige temperaturer samtidigt kan eksistere i det samme plasma.

For at forstå dette, lad os huske definitionen af ​​temperatur - ikke hverdag, men videnskabelig. Temperatur er et mål for den gennemsnitlige energi af den kaotiske bevægelse af stofpartikler. Jo større denne energi, jo højere temperatur. Der er mindst tre typer partikler i en ioniseret gas: elektroner, ioner og neutrale atomer. Og hvis der er en blanding af gasser, så er antallet forskellige varianter endnu flere partikler. Når en gas opvarmes, fører kollisioner mellem dens partikler i sidste ende til udligning af bevægelsesenergierne for alle typer partikler i den, det vil sige til udligning af temperaturen. Der etableres en vis gennemsnitstemperatur i plasmaet. Sådant plasma kaldes isotermisk.

En anden ting er ionisering af gas ved en elektrisk udladning. Der er ingen justering af energier her. Når en strøm passerer gennem en gas, ændrer elektroner, der rammer neutrale atomer, næsten ikke energien i deres bevægelse, da de er meget lette sammenlignet med atomer. Men elektroner kan ionisere og excitere atomer, og så opstår der en glød. Med andre ord er elektronernes gennemsnitlige energi højere end ioners gennemsnitlige energi, og derfor er elektronernes temperatur højere end ioners.

Dette er et ikke-isotermisk plasma. Det findes i lysstofrør, hvor elektrontemperaturen kan nå titusindvis af grader - gassen lyser. Iontemperaturen overstiger ikke stuetemperatur - lampens vægge er kolde. Disse temperaturer kan kun udlignes ved meget højt tryk.

Fortsættes.

Plasma En plasmalampe, der illustrerer nogle af de mere komplekse plasmafænomener, herunder filamentering. Plasmaglød er forårsaget af overgangen af ​​elektroner fra en højenergitilstand til en lavenergitilstand efter rekombination med ioner. Denne proces resulterer i stråling med et spektrum svarende til den exciterede gas.

Ordet "ioniseret" betyder, at mindst én elektron er blevet adskilt fra elektronskallerne på en betydelig del af atomerne eller molekylerne. Ordet "kvasineutral" betyder, at på trods af tilstedeværelsen af ​​frie ladninger (elektroner og ioner), er den samlede elektriske ladning af plasmaet cirka nul. Tilstedeværelsen af ​​frie elektriske ladninger gør plasma til et ledende medium, hvilket forårsager dets betydeligt større (sammenlignet med andre samlede tilstande af stof) interaktion med magnetiske og elektriske felter. Materiens fjerde tilstand blev opdaget af W. Crookes i 1879 og kaldt "plasma" af I. Langmuir i 1928, muligvis på grund af dets forbindelse med blodplasma. Langmuir skrev:

Bortset fra nær elektroderne, hvor der findes et lille antal elektroner, indeholder den ioniserede gas ioner og elektroner i næsten lige store mængder, hvilket resulterer i en meget lille nettoladning på systemet. Vi bruger udtrykket plasma til at beskrive denne generelt elektrisk neutrale region af ioner og elektroner.

Former for plasma

Ifølge nutidens koncepter er fasetilstanden for det meste af stoffet (ca. 99,9 % af massen) i universet plasma. Alle stjerner er lavet af plasma, og selv rummet mellem dem er fyldt med plasma, omend meget sjældent (se det interstellare rum). For eksempel har planeten Jupiter i sig selv koncentreret næsten alt stoffet i solsystemet, som er i en "ikke-plasma"-tilstand (flydende, fast og gasformig). Samtidig er Jupiters masse kun omkring 0,1% af solsystemets masse, og dens volumen er endnu mindre: kun 10-15%. I dette tilfælde kan de mindste støvpartikler, der fylder det ydre rum og bærer en bestemt elektrisk ladning, tilsammen betragtes som et plasma bestående af supertungt ladede ioner (se støvet plasma).

Plasmas egenskaber og parametre

Plasmabestemmelse

Plasma er en delvis eller fuldt ioniseret gas, hvor tæthederne af positive og negative ladninger er næsten lige store. Ikke ethvert system af ladede partikler kan kaldes plasma. Plasma har følgende egenskaber:

• Tilstrækkelig tæthed: ladede partikler skal være tæt nok på hinanden, så hver af dem interagerer med hele systemet ladede partikler i nærheden. Betingelsen anses for at være opfyldt, hvis antallet af ladede partikler i indflydelsessfæren (en kugle med Debye-radius) er tilstrækkelig til forekomsten af ​​kollektive effekter (sådanne manifestationer er en typisk egenskab ved plasma). Matematisk kan denne tilstand udtrykkes som følger:

, hvor er koncentrationen af ​​ladede partikler.

• Prioritet interne interaktioner : radius af Debye screening skal være lille i forhold til plasmaens karakteristiske størrelse. Dette kriterium betyder, at de interaktioner, der forekommer inde i plasmaet, er mere signifikante sammenlignet med virkningerne på dets overflade, som kan negligeres. Hvis denne betingelse er opfyldt, kan plasmaet betragtes som quasi-neutralt. Matematisk ser det sådan ud:

Klassifikation

Plasma er normalt opdelt i perfektionere Og ufuldkommen, lav temperatur Og høj temperatur, ligevægt Og ikke ligevægt, og ganske ofte er koldt plasma ikke-ligevægt, og varmt plasma er ligevægt.

Temperatur

Når man læser populærvidenskabelig litteratur, ser læseren ofte plasmatemperaturværdier i størrelsesordenen titusinder, hundredtusinder eller endda millioner af °C eller K. For at beskrive plasma i fysik er det praktisk at måle temperaturen ikke i °C , men i måleenheder for den karakteristiske energi af partikelbevægelse, for eksempel i elektronvolt (eV). For at konvertere temperatur til eV kan du bruge følgende forhold: 1 eV = 11600 K (Kelvin). Således bliver det klart, at temperaturer på "titusinder af °C" er ret let opnåelige.

I et ikke-ligevægtsplasma overstiger elektrontemperaturen væsentligt iontemperaturen. Dette sker på grund af forskellen i masserne af ion og elektron, hvilket gør processen med energiudveksling vanskelig. Denne situation opstår i gasudladninger, når ioner har en temperatur på omkring hundredvis, og elektroner har en temperatur på omkring titusinder af K.

I et ligevægtsplasma er begge temperaturer lige store. Da ioniseringsprocessen kræver temperaturer, der kan sammenlignes med ioniseringspotentialet, er ligevægtsplasmaet normalt varmt (med en temperatur på mere end flere tusinde K).

Begreb høj temperatur plasma normalt brugt til termonukleært fusionsplasma, som kræver temperaturer på millioner af K.

Grad af ionisering

For at en gas kan blive til et plasma, skal den være ioniseret. Ioniseringsgraden er proportional med antallet af atomer, der donerede eller absorberede elektroner, og afhænger mest af alt af temperaturen. Selv en svagt ioniseret gas, hvori mindre end 1 % af partiklerne er i en ioniseret tilstand, kan udvise nogle typiske egenskaber for et plasma (interaktion med et eksternt elektromagnetisk felt og høj elektrisk ledningsevne). Grad af ionisering α defineret som α = n jeg/( n i+ n a), hvor n i er koncentrationen af ​​ioner, og n a er koncentrationen af ​​neutrale atomer. Koncentration af frie elektroner i uladet plasma n e bestemmes af den åbenlyse sammenhæng: n e =<Z> n jeg, hvor<Z> er den gennemsnitlige ladning af plasmaioner.

Lavtemperaturplasma er kendetegnet ved en lav grad af ionisering (op til 1%). Da sådanne plasmaer ret ofte bruges i teknologiske processer, kaldes de nogle gange teknologiske plasmaer. Oftest skabes de ved hjælp af elektriske felter, der accelererer elektroner, som igen ioniserer atomer. Elektriske felter indføres i gassen gennem induktiv eller kapacitiv kobling (se induktivt koblet plasma). Typiske anvendelser af lavtemperaturplasma omfatter plasmamodifikation af overfladeegenskaber (diamantfilm, metalnitrering, befugtningsmodifikation), plasmaætsning af overflader (halvlederindustri), rensning af gasser og væsker (ozonering af vand og forbrænding af sodpartikler i dieselmotorer) .

Varmt plasma er næsten altid fuldstændig ioniseret (ioniseringsgrad ~100%). Normalt er det netop dette, der forstås som "stoffets fjerde tilstand". Et eksempel er Solen.

Tæthed

Udover temperatur, som er fundamental for selve eksistensen af ​​et plasma, er den næstvigtigste egenskab ved et plasma dets tæthed. Samlokalisering plasmadensitet normalt betyder elektrondensitet, altså antallet af frie elektroner pr. volumenenhed (strengt taget kaldes tæthed her koncentration - ikke massen af ​​en volumenhed, men antallet af partikler pr. volumenhed). I kvasinutralt plasma iontæthed forbundet med det gennem det gennemsnitlige ladningsantal af ioner:. Den næste vigtige størrelse er tætheden af ​​neutrale atomer. I varmt plasma er det lille, men kan ikke desto mindre være vigtigt for fysikken i processer i plasma. Når man betragter processer i et tæt, ikke-ideelt plasma, bliver den karakteristiske densitetsparameter , som er defineret som forholdet mellem den gennemsnitlige interpartikelafstand til Bohr-radius.

Kvasi-neutralitet

Da plasma er en meget god leder, elektriske egenskaber er vigtige. Plasma potentiale eller rummets potentiale kaldes gennemsnitsværdien af ​​det elektriske potentiale på et givet punkt i rummet. Hvis et legeme indføres i plasmaet, vil dets potentiale generelt være mindre end plasmapotentialet på grund af udseendet af Debye-laget. Dette potentiale kaldes flydende potentiale. På grund af sin gode elektriske ledningsevne har plasma en tendens til at screene alle elektriske felter. Dette fører til fænomenet kvasineutralitet - tætheden af ​​negative ladninger er lig med tætheden af ​​positive ladninger med god nøjagtighed (). På grund af plasmas gode elektriske ledningsevne er adskillelsen af ​​positive og negative ladninger umulig ved afstande, der er større end Debye-længden og til tider større end plasmaoscillationsperioden.

Et eksempel på et ikke-kvasi-neutralt plasma er en elektronstråle. Imidlertid skal tætheden af ​​ikke-neutrale plasmaer være meget lille, ellers vil de hurtigt henfalde på grund af Coulomb-frastødning.

Forskelle fra den gasformige tilstand

Plasma kaldes ofte materiens fjerde tilstand. Det adskiller sig fra de tre mindre energiske aggregattilstande af stof, selvom det ligner gasfasen ved, at det ikke har en bestemt form eller volumen. Der er stadig debat om, hvorvidt plasma er en separat aggregeringstilstand eller blot en varm gas. De fleste fysikere mener, at plasma er mere end en gas på grund af følgende forskelle:

Ejendom	Gas	Plasma
Elektrisk ledningsevne	Ekstremt lille For eksempel er luft en fremragende isolator, indtil den omdannes til en plasmatilstand under påvirkning af et eksternt elektrisk felt på 30 kilovolt pr. centimeter.	Meget høj På trods af det faktum, at når en strøm løber, selv om der opstår et lille, men ikke desto mindre endeligt fald i potentialet, kan det elektriske felt i plasmaet i mange tilfælde betragtes som lig nul. Tæthedsgradienter forbundet med tilstedeværelsen elektrisk felt, kan udtrykkes gennem Boltzmann-fordelingen. Evnen til at lede strømme gør plasmaet meget modtageligt for påvirkningen af ​​et magnetfelt, hvilket fører til fænomener som filamentering, udseendet af lag og stråler. Tilstedeværelsen af ​​kollektive effekter er typisk, da elektriske og magnetiske kræfter er langtrækkende og meget stærkere end tyngdekraften.
Antal partikeltyper	En Gasser består af partikler, der ligner hinanden, som er i termisk bevægelse, og som også bevæger sig under påvirkning af tyngdekraften og kun interagerer med hinanden over relativt korte afstande.	To, eller tre eller flere Elektroner, ioner og neutrale partikler er kendetegnet ved deres elektrontegn. oplade og kan opføre sig uafhængigt af hinanden - have forskellige hastigheder og jævne temperaturer, hvilket forårsager fremkomsten af ​​nye fænomener, såsom bølger og ustabiliteter.
Hastighedsfordeling	Maxwells Kollisionen af ​​partikler med hinanden fører til en Maxwellsk hastighedsfordeling, ifølge hvilken en meget lille del af gasmolekylerne har relativt høje bevægelseshastigheder.	Kan være ikke-Maxwellian Elektriske felter har en anden effekt på partikelhastigheder end kollisioner, som altid fører til en Maxwellization af hastighedsfordelingen. Hastighedsafhængigheden af ​​Coulomb-kollisionstværsnittet kan øge denne forskel, hvilket fører til effekter som to-temperaturfordelinger og løbske elektroner.
Type af interaktioner	Binær Som regel er to-partikelkollisioner, tre-partikelkollisioner ekstremt sjældne.	Kollektiv Hver partikel interagerer med mange på én gang. Disse kollektive interaktioner har en meget større effekt end to-partikel-interaktioner.

Komplekse plasmafænomener

Selvom de styrende ligninger, der beskriver et plasmas tilstande, er relativt enkle, kan de i nogle situationer ikke i tilstrækkelig grad afspejle adfærden af ​​et ægte plasma: Forekomsten af ​​sådanne effekter er en typisk egenskab ved komplekse systemer, hvis simple modeller bruges til at beskrive dem. Den stærkeste forskel mellem plasmaets reelle tilstand og dens matematiske beskrivelse ses i de såkaldte grænsezoner, hvor plasmaet går fra en fysisk tilstand til en anden (f.eks. fra en tilstand med lav ioniseringsgrad til en høj grad af ionisering). ioniseret). Her kan plasmaet ikke beskrives ved hjælp af simple glatte matematiske funktioner eller ved hjælp af en sandsynlighedstilgang. Effekter såsom spontane ændringer i plasmaformen er en konsekvens af kompleksiteten af ​​interaktionen mellem ladede partikler, der udgør plasmaet. Lignende fænomener er interessante, fordi de fremstår skarpt og ikke er stabile. Mange af dem blev oprindeligt undersøgt i laboratorier og derefter opdaget i universet.

Matematisk beskrivelse

Plasma kan beskrives på forskellige niveauer af detaljer. Normalt beskrives plasma separat fra elektromagnetiske felter. En fælles beskrivelse af en ledende væske og elektromagnetiske felter er givet i teorien om magnetohydrodynamiske fænomener eller MHD-teori.

Flydende (flydende) model

I væskemodellen beskrives elektroner i form af tæthed, temperatur og gennemsnitshastighed. Modellen er baseret på: balanceligningen for tæthed, momentumkonserveringsligningen og elektronenergibalanceligningen. I to-væske-modellen behandles ioner på samme måde.

Kinetisk beskrivelse

Nogle gange er væskemodellen ikke tilstrækkelig til at beskrive plasma. Mere detaljeret beskrivelse giver en kinetisk model, hvor plasmaet beskrives i form af elektronernes fordelingsfunktion over koordinater og momenta. Modellen er baseret på Boltzmann-ligningen. Boltzmann-ligningen er ikke anvendelig til at beskrive et plasma af ladede partikler med Coulomb-interaktion på grund af Coulomb-kræfternes lang rækkevidde. Derfor, for at beskrive plasma med Coulomb-interaktion, bruges Vlasov-ligningen med et selvkonsistent elektromagnetisk felt skabt af ladede plasmapartikler. Den kinetiske beskrivelse skal anvendes i fravær af termodynamisk ligevægt eller i nærvær af stærke plasma-inhomogeniteter.

Partikel-i-celle (partikel i en celle)

Partikel-i-celle-modeller er mere detaljerede end kinetiske modeller. De inkorporerer kinetisk information ved at spore banerne for et stort antal individuelle partikler. Den elektriske ladning og strømtæthed bestemmes ved at summere antallet af partikler i celler, der er små sammenlignet med det pågældende problem, men som ikke desto mindre indeholder stort antal partikler. De elektriske og magnetiske felter findes fra ladnings- og strømtæthederne ved cellegrænserne.

Grundlæggende plasmakarakteristika

Alle mængder er angivet i Gaussiske CGS-enheder med undtagelse af temperatur, som er angivet i eV og ionmasse, som er angivet i protonmasseenheder; Z- gebyrnummer; k- Boltzmann konstant; TIL- bølgelængde; y - adiabatisk indeks; ln Λ - Coulomb logaritme.

Frekvenser

• Larmor frekvens af elektron, vinkelfrekvens af elektronens cirkulære bevægelse i et plan vinkelret på magnetfeltet:

• Larmorfrekvens af ionen, vinkelfrekvens af ionens cirkulære bevægelse i et plan vinkelret på magnetfeltet:

• plasma frekvens(plasmaoscillationsfrekvens), den frekvens, hvormed elektroner oscillerer rundt i ligevægtspositionen og forskydes i forhold til ionerne:

• ion plasma frekvens:

• elektronkollisionsfrekvens

• ionkollisionsfrekvens

Længder

• De Broglie elektronbølgelængde, elektronbølgelængde i kvantemekanik:

• minimum afstand tilgang i det klassiske tilfælde, den mindste afstand, hvormed to ladede partikler kan nærme sig hinanden i en frontal-kollision, og den begyndelseshastighed, der svarer til partiklernes temperatur, idet kvantemekaniske virkninger ignoreres:

• elektron gyromagnetisk radius, radius af cirkulær bevægelse af en elektron i et plan vinkelret på magnetfeltet:

• ion gyromagnetisk radius, radius af ionens cirkulære bevægelse i et plan vinkelret på magnetfeltet:

• plasma hudlags størrelse, afstanden til hvilken elektromagnetiske bølger kan trænge ind i plasma:

• Debye radius (Debye længde), afstanden, hvormed elektriske felter afskærmes på grund af omfordelingen af ​​elektroner:

Hastigheder

• termisk elektronhastighed, en formel til at estimere hastigheden af ​​elektroner under den Maxwellske fordeling. Gennemsnitshastighed, mest sandsynlige hastighed og rodmiddelhastighed adskiller sig kun fra dette udtryk ved faktorer af størrelsesordenen enhed:

• termisk ionhastighed, formel til at estimere ionhastigheden under Maxwell-fordelingen:

• ion lydhastighed, hastighed af langsgående ion-lydbølger:

• Alfven fart, Alfven-bølgernes hastighed:

Dimensionsløse mængder

• kvadratroden af ​​forholdet mellem elektron- og protonmasser:

• Antal partikler i Debye-sfæren:

• Forholdet mellem alfvénisk hastighed og lysets hastighed

• forholdet mellem plasma- og Larmor-frekvenser for en elektron

• forholdet mellem plasma- og Larmor-frekvenser for en ion

• forholdet mellem termisk og magnetisk energi

• forholdet mellem magnetisk energi og ionhvileenergi

Andre

• Bohmsk diffusionskoefficient

• Spitzer lateral modstand

Plasmatilstanden er næsten enstemmigt anerkendt af det videnskabelige samfund som materiens fjerde tilstand. Omkring denne tilstand er der endda dannet en separat videnskab, der studerer dette fænomen - plasmafysik. Tilstanden af ​​plasma eller ioniseret gas er repræsenteret som et sæt ladede partikler, hvis samlede ladning i ethvert volumen af ​​systemet er nul - en kvasineutral gas.

Der er også gasudladningsplasma, som opstår under en gasudledning. Når en elektrisk strøm passerer gennem en gas, ioniserer den første gassen, hvis ioniserede partikler bærer strømmen. Sådan opnås plasma under laboratorieforhold, hvis ioniseringsgrad kan kontrolleres ved at ændre de aktuelle parametre. Men i modsætning til højtemperaturplasma opvarmes gasudladningsplasma af strøm og afkøles derfor hurtigt, når det interagerer med uladede partikler i den omgivende gas.

Elektrisk lysbue - ioniseret kvasi-neutral gas

Plasmas egenskaber og parametre

I modsætning til en gas har et stof i plasmatilstanden meget høj elektrisk ledningsevne. Og selv om plasmaets samlede elektriske ladning normalt er nul, er det væsentligt påvirket af magnetfeltet, som kan få stråler af sådant stof til at strømme og adskille det i lag, som det observeres i Solen.

Spikuler er strømme af solplasma

En anden egenskab, der adskiller plasma fra gas, er kollektiv interaktion. Hvis gaspartikler normalt kolliderer i to, og lejlighedsvis kun observeres en kollision af tre partikler, så interagerer plasmapartikler på grund af tilstedeværelsen af ​​elektromagnetiske ladninger samtidigt med flere partikler.

Afhængigt af dets parametre er plasma opdelt i følgende klasser:

• Efter temperatur: lav temperatur - mindre end en million kelvin, og høj temperatur - en million kelvin eller mere. En af grundene til eksistensen af ​​en sådan adskillelse er, at kun højtemperaturplasma er i stand til at deltage i termonuklear fusion.
• Ligevægt og ikke-ligevægt. Et stof i plasmatilstand, hvor elektronernes temperatur er væsentligt højere end ionernes temperatur, kaldes ikke-ligevægt. I det tilfælde, hvor temperaturen af ​​elektroner og ioner er den samme, taler vi om et ligevægtsplasma.
• I henhold til ioniseringsgraden: højioniseret og plasma med lav ioniseringsgrad. Faktum er, at selv en ioniseret gas, hvoraf 1% af partiklerne er ioniseret, udviser nogle egenskaber ved plasma. Plasma kaldes dog normalt en fuldt ioniseret gas (100%). Et eksempel på et stof i denne tilstand er solstof. Graden af ​​ionisering afhænger direkte af temperaturen.

Anvendelse

Plasma har fundet sin største anvendelse inden for lysteknologi: i gasudladningslamper, skærme og forskellige gasudladningsenheder, såsom en spændingsstabilisator eller en mikrobølgestrålingsgenerator. Tilbage til belysning - alle gasudladningslamper er baseret på strømmen af ​​strøm gennem en gas, hvilket forårsager ionisering af sidstnævnte. En plasmaskærm, populær inden for teknologi, er et sæt gasudledningskamre fyldt med stærkt ioniseret gas. Den elektriske udladning, der opstår i denne gas, genererer ultraviolet stråling, som absorberes af fosforen og derefter får den til at gløde i det synlige område.

Det andet anvendelsesområde for plasma er astronautik og mere specifikt plasmamotorer. Sådanne motorer fungerer på basis af en gas, sædvanligvis xenon, som er stærkt ioniseret i et gasudledningskammer. Som et resultat af denne proces danner tunge xenonioner, som også accelereres af magnetfeltet, en kraftig strømning, der skaber motorkraft.

De største håb er sat til plasma - som "brændstof" til en termonuklear reaktor. Forskerne ønsker at gentage fusionsprocesserne af atomkerner, der forekommer på Solen, og arbejder på at opnå fusionsenergi fra plasma. Inde i en sådan reaktor er et stærkt opvarmet stof (deuterium, tritium eller endda) i plasmatilstand, og på grund af dets elektromagnetiske egenskaber tilbageholdes det af et magnetfelt. Dannelsen af ​​tungere grundstoffer fra det oprindelige plasma sker med frigivelse af energi.

Plasmaacceleratorer bruges også i højenergifysiske eksperimenter.

Plasma i naturen

Plasmatilstanden er den mest almindelige form for stof, der tegner sig for omkring 99% af massen af ​​hele universet. Sagen om enhver stjerne er en koagel af højtemperaturplasma. Udover stjerner er der også interstellar lavtemperaturplasma, der fylder det ydre rum.

Det klareste eksempel er Jordens ionosfære, som er en blanding af neutrale gasser (ilt og nitrogen) samt højioniseret gas. Ionosfæren dannes som følge af gasbestråling solstråling. Samspillet mellem kosmisk stråling og ionosfæren fører til nordlys.

På Jorden kan plasma observeres i øjeblikket af et lynnedslag. En elektrisk gnistladning, der strømmer i atmosfæren, ioniserer kraftigt gassen langs dens vej og danner derved et plasma. Det skal bemærkes, at "fuldt" plasma, som et sæt af individuelle ladede partikler, dannes ved temperaturer over 8.000 grader Celsius. Af denne grund er påstanden om, at ild (hvis temperatur ikke overstiger 4.000 grader) er plasma, blot en populær misforståelse.

Ud over de tre ovennævnte tilstande kan et stof være i en fjerde aggregeringstilstand - plasma , som blev opdaget relativt for nylig. Plasmatilstanden opstår, når et stof i gasform udsættes for så stærke ioniserende faktorer som ultrahøje temperaturer (flere millioner grader), kraftige elektriske udladninger eller elektromagnetisk stråling. I dette tilfælde ødelægges stoffets molekyler og atomer og omdannes til en blanding bestående af positivt ladede kerner og elektroner, der bevæger sig med kolossale hastigheder. Af denne grund kaldes plasma nogle gange for en elektron-nuklear gas.

Der er to typer plasma: isotermisk og gasudladning.

Isotermisk plasma Det opnås ved høje temperaturer, under påvirkning af hvilke termisk dissociation af stoffets atomer finder sted, og kan eksistere på ubestemt tid. Denne type plasma er stoffet i stjerner, såvel som kuglelyn. Jordens ionosfære er også speciel sort plasma; dog i dette tilfælde sker ionisering under påvirkning af ultraviolet stråling fra Solen.

Isotermisk plasma spiller en ekstremt vigtig rolle i rumprocesser. Tre andre tilstande af stof i det ydre rum er undtagelser.

Gasudladningsplasma dannes under en elektrisk udladning og er derfor kun stabil i nærvær af et elektrisk felt. Så snart virkningen af ​​det ydre felt ophører, forsvinder gasudladningsplasmaet på grund af dannelsen af ​​neutrale atomer fra ioner og elektroner inden for 10 -5 -10 -4 s.

En af de bemærkelsesværdige egenskaber ved plasma er dets høje elektriske ledningsevne. Jo højere plasmatemperaturen er, jo højere er dens ledningsevne. På grund af dette kan strømme på hundredtusindvis og millioner af ampere føres gennem plasma.

Ved at føre sådanne strømme gennem et plasma er det muligt at hæve dens temperatur til titusinder og endda hundreder af millioner af grader, og dens tryk til titusvis af gigapascal. Sådanne forhold vides at være tæt på at holde termonukleære fusionsreaktioner , som kan producere kolossale mængder energi.

Som det er kendt, frigives energi ikke kun under fission af kerner, men også under deres fusion, dvs. under fusion af lettere kerner til tungere. Opgaven i dette tilfælde er at overvinde elektrisk frastødning og bringe lette kerner tættere på tilstrækkelig små afstande, hvor nukleare tiltrækningskræfter begynder at virke mellem dem. Så hvis det for eksempel var muligt at tvinge to protoner og to neutroner til at kombineres til kernen af ​​et heliumatom, så ville der blive frigivet enorm energi. Ved opvarmning til høje temperaturer som følge af almindelige kollisioner kan kerner nærme sig så små afstande, at kernekræfter kommer i spil, og der opstår fusion. Når først den er startet, kan fusionsprocessen, som beregninger viser, give den mængde varme, der skal til for at opretholde den høje temperatur, der er nødvendig for yderligere kernefusioner, dvs. processen vil fortsætte kontinuerligt. I dette tilfælde opnås en så kraftig kilde til termisk energi, at dens mængde kun kan kontrolleres af mængden påkrævet materiale. Dette er essensen af ​​at udføre en kontrolleret termonuklear fusionsreaktion.

Når en elektrisk strøm passerer gennem et plasma, skaber den et stærkt magnetisk felt, der komprimerer strømmen af ​​elektroner og ioner til plasma ledning .Dette opnår termisk isolering plasma fra karrets vægge. Efterhånden som strømmen stiger, bliver den elektromagnetiske kompression af plasmaet mere udtalt. Dette er essensen af ​​den såkaldte klemme effekt .Som forskning har vist, kan klemmeeffekten og kræfterne skabt af eksterne magnetfelter, der varierer i henhold til en bestemt lov, med succes bruges til at holde plasma i en "magnetisk flaske", hvor fusionsreaktionen finder sted.

KEMISK BÆNDINGSTEORI

Generelle bestemmelser i doktrinen om kemiske bindinger. Kovalent binding

Begrebet en kemisk binding er en af ​​de grundlæggende i moderne videnskab. Uden viden om arten af ​​atomers interaktion er det umuligt at forstå mekanismen for dannelse af kemiske forbindelser, deres sammensætning og reaktivitet, og endnu mere at forudsige egenskaberne af nye materialer.

De allerførste og ikke helt klare ideer om kemiske bindinger blev introduceret af Kekule i 1857. Han påpegede, at antallet af atomer, der er bundet til et atom af et andet grundstof, afhænger af grunddelen af ​​de bestanddele .

For første gang blev udtrykket "kemisk binding" introduceret af A.M. Butlerov i 1863. I skabelsen af ​​doktrinen om kemiske bindinger stor rolle spillet af sin teori om kemisk struktur, foreslået i 1861. Men efter at have formuleret teoriens hovedbestemmelser brugte Butlerov endnu ikke udtrykket "kemisk binding". Grundsætningerne i hans undervisning er som følger:

1. Atomer i molekyler er forbundet med hinanden i en bestemt rækkefølge. Ændring af denne sekvens fører til dannelsen af ​​et nyt stof med nye egenskaber.

2. Forbindelsen af ​​atomer sker i overensstemmelse med deres valens.

3. Stoffers egenskaber afhænger ikke kun af sammensætningen, men også af deres "kemiske struktur", dvs. om rækkefølgen af ​​forbindelse af atomer i molekyler og arten af ​​deres gensidige indflydelse.

Stoffers egenskaber bestemmes således ikke kun af deres kvalitative og kvantitative sammensætning, men også af molekylernes indre struktur.

I 1863 i værket ”On forskellige forklaringer nogle tilfælde af isomerisme" Butlerov taler allerede om "metoden til kemisk binding mellem atomer", om "kemisk binding af individuelle atomer".

Hvad betyder udtrykket "kemisk binding"?

En række definitioner af dette begreb kan gives, men den mest åbenlyse af dem er det kemisk binding – dette er den interaktion, der opstår mellem atomer under dannelsen af ​​stoffer.

En videnskabelig forklaring på arten af ​​den kemiske binding kunne først dukke op efter fremkomsten af ​​læren om atomets struktur. I 1916 foreslog den amerikanske fysiske kemiker Lewis, at en kemisk binding opstår ved at parre elektroner, der tilhører forskellige atomer. Denne idé var udgangspunktet for moderne teori om kovalent kemisk binding .

Samme år foreslog den tyske videnskabsmand Kossel, at når to atomer interagerer, giver et af dem væk, og det andet accepterer elektroner. Den elektrostatiske interaktion mellem de resulterende ioner fører til dannelsen af ​​en stabil forbindelse. Udviklingen af ​​Kossels ideer førte til skabelsen ionbindingsteori .

Under alle omstændigheder er den kemiske binding af elektrisk oprindelse, fordi er i sidste ende på grund af interaktionen af ​​elektroner.

En af årsagerne til fremkomsten af ​​en kemisk binding er atomernes ønske om at antage en mere stabil tilstand. Forudsætning dannelsen af ​​en kemisk binding er et fald i den potentielle energi af et system af interagerende atomer.

På kemiske reaktioner atomkerner og indre elektronskaller undergår ikke ændringer. Kemisk binding sker gennem vekselvirkningen mellem elektronerne, der er længst væk fra kernen, kaldet valens .

Valenselementer er: for s-elementer - s-elektroner af det ydre energiniveau, for p-elementer - s- og p-elektroner af det ydre energiniveau, for d-elementer - s-elektroner af de ydre og d-elektroner af de præ-ydre energiniveauer, for f-elementer - s-elektroner af det ydre og f-elektroner af det tredje ydre energiniveau.

Der er normalt fem hovedtyper af kemisk binding: ionisk, kovalent, metallisk, hydrogen, og også intermolekylære interaktioner , forårsaget af van der Waals-kræfter, og de første tre typer forbindelse er væsentligt stærkere end de to sidste.

Den moderne doktrin om kemisk binding er baseret på kvantemekaniske begreber. To metoder er i vid udstrækning brugt til at beskrive kemiske bindinger: valensbindingsmetode(MVS) og molekylær orbital metode(MMO).

BC-metoden er enklere og mere visuel, så vi vil begynde vores overvejelse af teorien om kemisk binding med den.

Lad os overveje den mest almindelige kovalente kemiske binding.

Valensbindingsmetode

BC-metoden er baseret på følgende bestemmelser.

1. En kovalent kemisk binding dannes af to elektroner med modsatte spins, og dette elektronpar hører til to atomer samtidigt. Atomerne selv bevarer deres individualitet.

2. En kovalent kemisk binding er stærkere, jo mere de interagerende elektronskyer overlapper hinanden.

I ordets brede betydning kovalent binding er en kemisk binding mellem atomer udført ved at dele elektroner. En kovalent binding kan betragtes som en universel, mest almindelig type kemisk binding.

For præcis beskrivelse tilstand af en elektron i et molekyle, er det nødvendigt at løse Schrödinger-ligningen for det tilsvarende system af elektroner og kerner, angive betingelsen for minimumsenergi. Men på nuværende tidspunkt er løsningen af ​​Schrödinger-ligningen kun mulig for de fleste simple systemer. Den første omtrentlige beregning af elektronbølgefunktionen blev lavet i 1927 af Heitler og London for brintmolekylet.

Ris. 4.1. Afhængighed af energien i et system med to brintatomer på

internuklear afstand for elektroner med parallelle (1) og

antiparallelle (2) spins.

Som et resultat af deres arbejde opnåede de en ligning, der relaterer systemets potentielle energi til afstanden mellem kernerne i to brintatomer. Det viste sig, at beregningsresultaterne afhænger af, om begge elektroners spins er ens eller modsat i fortegn.

Med parallelle spins fører atomernes tilgang til en kontinuerlig stigning i systemets energi. Med modsat rettede spins nærmer atomer sig hinanden til en vis afstand r 0 er ledsaget af et fald i systemets energi, hvorefter det begynder at stige igen (fig. 4.1).

Hvis elektronspindene er parallelle, sker dannelsen af ​​en kemisk binding således ikke af energimæssige årsager, men ved modsat rettede elektronspin dannes der et H2-molekyle - et stabilt system af to brintatomer, afstanden mellem hvoraf kerner er r 0 .

Dette er afstanden r 0 betydeligt mindre end det dobbelte af atomradius (for et brintmolekyle - henholdsvis 0,074 og 0,106 nm), og når der dannes en kemisk binding, sker der derfor gensidigt overlap mellem elektronskyer og reagerende atomer (fig. 3.2).

Ris. 4.2. Skema af elektronsky-overlapning under dannelse

brintmolekyler

På grund af skyernes overlapning øges elektrontætheden mellem kernerne, og tiltrækningskræfterne mellem denne region med negativ ladning og de positivt ladede kerner af interagerende atomer øges. En stigning i tiltrækkende kræfter ledsages af frigivelse af energi, hvilket fører til dannelsen af ​​en kemisk binding.

Når man afbilder strukturformler, er en binding angivet med en streg eller to prikker (en prik angiver en elektron):

N – N N: N

I det betragtede tilfælde deles elektroner placeret i s-orbitaler af hydrogenatomer. Brintatomet har ingen andre elektroner. I tilfældet med for eksempel halogener, har hvert interagerende atom også tre par elektroner på det eksterne energiniveau, som ikke er involveret i dannelsen af ​​en kemisk binding (to s-elektroner og fire p-elektroner):

Den kemiske binding i F2-molekylet dannes på grund af vekselvirkningen af ​​uparrede elektroner placeret i atomare p-orbitaler de resterende elektroner tager ikke del i dannelsen af ​​den kemiske binding (de kaldes ofte enlige elektronpar).

Kun én elektron fra hvert atom deltager i dannelsen af ​​H 2 og F 2 molekyler. En kovalent binding dannet af ét elektronpar kaldes enkelt meddelelse

En binding dannet af to eller tre par elektroner kaldes flere meddelelse Således indeholder oxygen- og nitrogenatomer henholdsvis to og tre uparrede elektroner:

Følgelig deltager to eller tre elektroner fra hvert atom i dannelsen af ​​O 2 og N 2 molekyler. Således er bindingen i oxygenmolekylet dobbelt, og i nitrogenmolekylet er den tredobbelt:

Hvordan kan en multipel binding dannes? Er alle forbindelser lige i disse tilfælde? For at besvare dette og andre relaterede spørgsmål bør vi overveje de grundlæggende egenskaber ved en kovalent binding.

Det samme stof i naturen har evnen til radikalt at variere sine egenskaber afhængigt af temperatur og tryk. Et glimrende eksempel på dette er vand, som findes i form af fast is, væske og damp. Disse er tre aggregerede tilstande af et givet stof, som har kemisk formel H 2 O. Andre stoffer under naturlige forhold er i stand til at ændre deres egenskaber på lignende måde. Men udover de anførte, er der en anden tilstand af aggregering i naturen - plasma. Det er ret sjældent under jordiske forhold og udstyret med særlige kvaliteter.

Molekylær struktur

Hvad afhænger de 4 materiens tilstande, hvori stof befinder sig, af? Fra samspillet mellem atomets elementer og molekylerne selv, udstyret med egenskaberne gensidig frastødning og tiltrækning. Disse kræfter er selvkompenserende i fast tilstand, hvor atomerne er arrangeret geometrisk korrekt og danner krystalgitter. Samtidig er et materialeobjekt i stand til at bevare begge de ovennævnte kvalitative egenskaber: volumen og form.

Men så snart den kinetiske energi af molekylerne stiger, bevæger sig kaotisk, ødelægger de den etablerede orden og bliver til væsker. De har fluiditet og er karakteriseret ved fravær af geometriske parametre. Men på samme tid bevarer dette stof sin evne til ikke at ændre det samlede volumen. I den gasformige tilstand er gensidig tiltrækning mellem molekyler fuldstændig fraværende, så gassen har ingen form og har mulighed for ubegrænset udvidelse. Men koncentrationen af ​​stoffet falder markant. Molekylerne i sig selv ændrer sig ikke under normale forhold. Dette er hovedtræk ved de første 3 af de 4 stoftilstande.

Transformation af stater

Transformationsproces solid i andre former er det muligt at udføre ved gradvist at øge temperaturen og variere trykket. I dette tilfælde vil overgange forekomme brat: afstanden mellem molekyler vil mærkbart stige, intermolekylære bindinger vil blive ødelagt med en ændring i tæthed, entropi og mængden af ​​fri energi. Det er også muligt, at et fast stof vil blive omdannet direkte til en gasform ved at omgå mellemtrin. Det kaldes sublimering. En sådan proces er ganske mulig under normale jordiske forhold.

Men når temperatur- og trykindikatorer når kritiske niveauer, stiger den indre energi af stoffet så meget, at elektroner, der bevæger sig med halsbrækkende hastighed, forlader deres intra-atomare kredsløb. I dette tilfælde dannes positive og negative partikler, men deres tæthed i den resulterende struktur forbliver næsten den samme. Således opstår plasma - en tilstand af aggregering af et stof, der i virkeligheden er en gas, helt eller delvist ioniseret, hvis elementer er udstyret med evnen til at interagere med hinanden over lange afstande.

Plasma af høj temperatur i rummet

Plasma er som regel et neutralt stof, selvom det består af ladede partikler, fordi de positive og negative elementer i det, der er omtrent lige store i mængde, kompenserer hinanden. Denne tilstand af aggregering under normale terrestriske forhold er mindre almindelig end andre tidligere nævnte. Men på trods af dette består de fleste kosmiske legemer af naturligt plasma.

Et eksempel på dette er Solen og andre talrige stjerner i universet. Temperaturerne der er fantastisk høje. På overfladen af ​​vores planetsystems hovedlegeme når de trods alt 5.500 °C. Dette er mere end halvtreds gange højere end de parametre, der kræves for at vand kan koge. I midten af ​​den ildpustende bold er temperaturen 15.000.000°C. Det er ikke overraskende, at gasser (hovedsagelig brint) ioniseres der og når plasmas aggregerede tilstand.

Lavtemperaturplasma i naturen

Det interstellare medium, der fylder det galaktiske rum, består også af plasma. Men den adskiller sig fra dens højtemperaturvariation beskrevet tidligere. Et sådant stof består af ioniseret stof, der stammer fra stråling udsendt af stjerner. Dette er lavtemperaturplasma. På samme måde skaber solens stråler, der når Jordens grænser, ionosfæren og strålingsbæltet placeret over den, bestående af plasma. Forskellene er kun i sammensætningen af ​​stoffet. Selvom alle de elementer, der præsenteres i det periodiske system, kan være i en lignende tilstand.

Plasma i laboratoriet og dets anvendelse

Ifølge lovene kan det nemt opnås under de forhold, vi kender. Ved udførelse af laboratorieforsøg er en kondensator, diode og modstand forbundet i serie tilstrækkelige. Et sådant kredsløb er forbundet til en strømkilde i et sekund. Og hvis du rører ledningerne til metaloverflade, så ioniseres partiklerne af sig selv såvel som damp- og luftmolekylerne i nærheden, og befinder sig i plasmaens aggregerede tilstand. Lignende egenskaber af stof bruges til at skabe xenon- og neonskærme og svejsemaskiner.

Plasma og naturfænomener

Under naturlige forhold kan plasma observeres i lyset af nordlyset og under et tordenvejr i form af kuglelyn. Forklaring til nogle naturfænomener, som tidligere blev tillagt mystiske egenskaber, er nu givet af moderne fysik. Plasma, som dannes og lyser for enderne af høje og skarpe genstande (master, tårne, enorme træer) under en særlig tilstand af atmosfæren, blev taget for århundreder siden af ​​sømænd som et bud på held og lykke. Det er derfor, dette fænomen blev kaldt "St. Elmo's Fire."

Da de så en koronaudladning i form af lysende kvaster eller stråler under et tordenvejr i en storm, tog rejsende dette som et godt varsel, idet de indså, at de havde undgået fare. Det er ikke overraskende, fordi objekter, der stiger over vandet, egnede til "tegn på en helgen", kunne indikere et skibs nærme sig til kysten eller profetere et møde med andre skibe.

Plasma uden ligevægt

Ovenstående eksempler demonstrerer veltalende, at det ikke er nødvendigt at opvarme et stof til fantastiske temperaturer for at opnå plasmatilstanden. Til ionisering er det nok at bruge magt elektromagnetisk felt. Samtidig får de tunge bestanddele af stof (ioner) ikke væsentlig energi, fordi temperaturen under denne proces meget vel ikke må overstige flere titusgrader celsius. Under sådanne forhold bevæger lette elektroner, der bryder væk fra hovedatomet, sig meget hurtigere end mere inaktive partikler.

Sådan koldt plasma kaldes nonequilibrium. Udover plasma-tv og neonlamper bruges den også til vand- og fødevarerensning og bruges til desinfektion til medicinske formål. Derudover kan koldt plasma hjælpe med at fremskynde kemiske reaktioner.

Principper for brug

Et glimrende eksempel på, hvordan kunstigt skabt plasma bruges til gavn for menneskeheden, er fremstillingen af ​​plasmamonitorer. Cellerne på en sådan skærm er udstyret med evnen til at udsende lys. Panelet er en slags "sandwich" af glasplader placeret tæt på hinanden. Mellem dem er placeret kasser med en blanding af inerte gasser. De kan være neon, xenon, argon. Og blå, grønne og røde fosfor påføres den indre overflade af cellerne.

Ledende elektroder er forbundet uden for cellerne, mellem hvilke der skabes en spænding. Som et resultat opstår et elektrisk felt, og som et resultat ioniseres gasmolekyler. Det resulterende plasma udsender ultraviolette stråler, som absorberes af fosfor. På grund af dette opstår fænomenet fluorescens gennem de udsendte fotoner. På grund af den komplekse kombination af stråler i rummet vises et lyst billede af en bred vifte af nuancer.

Plasma rædsler

Denne form for stof får et dødbringende udseende under atomeksplosion. Plasma i store mængder dannes under denne ukontrollerede proces, hvilket frigiver en enorm mængde forskellige typer energi. som følge af aktiveringen af ​​detonatoren sprænger den ud og opvarmer den omgivende luft til gigantiske temperaturer i løbet af de første sekunder. På dette tidspunkt dukker en dødbringende ildkugle op, der vokser med en imponerende hastighed. Det synlige område af den lyse kugle øges af ioniseret luft. Blodpropper, pust og stråler af eksplosionsplasma danner en chokbølge.

Til at begynde med absorberer den lysende kugle, der bevæger sig, øjeblikkeligt alt på sin vej. Ikke kun menneskelige knogler og væv bliver til støv, men også faste klipper, og selv de mest holdbare kunstige strukturer og genstande bliver ødelagt. Pansrede døre til sikre beskyttelsesrum redder dig ikke, tanks og andet militært udstyr bliver knust.

Plasma i dets egenskaber ligner en gas, idet den ikke har en bestemt form og volumen, som et resultat af hvilken den er i stand til at udvide sig på ubestemt tid. Af denne grund udtrykker mange fysikere den opfattelse, at det ikke bør betragtes som en separat aggregeringstilstand. Imidlertid væsentlige forskelle det fremgår af simpelthen varm gas. Disse omfatter: evnen til at lede elektriske strømme og udsættelse for magnetiske felter, ustabilitet og indgående partiklers evne til at have forskellige hastigheder og temperaturer, mens de kollektivt interagerer med hinanden.