Plazma (agregátní stav). Uměle vytvořená a přírodní plazma

Stejná látka v přírodě má schopnost radikálně měnit své vlastnosti v závislosti na teplotě a tlaku. Vynikajícím příkladem je voda, která existuje ve formě tuhého ledu, kapaliny a páry. Jedná se o tři souhrnné stavy dané látky mající chemický vzorec H₂

Molekulární struktura

Co dělají čtyři stavy hmoty, na kterých závisí záležitost? Z interakcí elementů atomu a samotných molekul, obdařených vlastnostmi vzájemné odpudivosti a přitažlivosti. Tyto síly se vyrovnají v pevném stavu, kde jsou atomy uspořádány geometricky správně a tvoří krystalovou mřížku. V tomto případě je materiálový objekt schopen zachovat jak výše uvedené kvalitativní vlastnosti: objem a tvar.

Ale pokud má kinetická energie molekul růst, chaoticky se pohybují, zničí zavedený pořádek a přemění se na tekutiny. Mají plynulost a jsou charakterizovány nedostatkem geometrických parametrů. Tato látka si však zachovává svou schopnost nezměnit celkový objem. V plynném stavu mezi molekulami nedochází k žádné vzájemné přitažlivosti, a proto plyn nemá tvar a má možnost neomezeného rozšíření. Ale koncentrace látky v tomto případě výrazně klesá. Samotné molekuly se za běžných podmínek nemění. Toto je hlavní rys prvních 3 ze 4 stavů hmoty.

Transformace států

Je možné realizovat proces transformace pevného tělesa na jiné formy, postupně zvyšovat teplotu a měnit tlakové indikátory. V tomto případě se přechody projeví spasmodicky: vzdálenost mezi molekulami se znatelně zvýší, intermolekulární vazby se zhroutí se změnami hustoty, entropie a množství volné energie. Je také možné přeměnit pevné těleso na plynnou formu, čímž obchází mezistupně. Říká se to sublimace. Takový proces je zcela možný za obyčejných pozemských podmínek.

Ale když hodnoty teploty a tlaku dosáhnou kritické úrovně, ionizovaný plyn. Vnitřní energie látky je tak zvýšená, že elektrony, pohybující se rychlými rychlostmi, opouštějí své atomové oběžné dráhy. V tomto případě se tvoří pozitivní a negativní částice, ale jejich hustota ve výsledné struktuře zůstává téměř stejná. Tak vzniká plazma - agregátní stav látky, která je vlastně plyn zcela nebo částečně ionizovaný, jehož prvky jsou vybaveny schopností interagovat na velké vzdálenosti.

Vysokoteplotní kosmická plazma

Plazma je zpravidla neutrální substance, i když se skládá z nabitých částic, protože pozitivní a negativní elementy v ní, které jsou přibližně stejné jako počet, se navzájem kompenzují. Tento agregátní stav v běžných pozemských podmínkách se vyskytuje méně často než ostatní. Navzdory tomu se většina kosmických těles skládá z přírodní plazmy.

Příkladem toho je Slunce a další početné hvězdy Vesmíru. Teploty jsou fantasticky vysoké. Koneckonců na povrchu hlavního svítidla našeho planetárního systému dosáhnou 5500 ° C. To je více než padesátkrát vyšší než parametry, které jsou nezbytné pro vaření vody. Ve středu požární dýchací koule je teplota 15 000 000 ° C. Není překvapením, že plyny (převážně vodík) jsou zde ionizovány a dosahují agregátního stavu plazmy.

Nízkoteplotní plazma v přírodě

Mezihvězdné médium, které vyplňuje galaktický prostor, se skládá také z plazmy. Ale liší se od verze s vysokou teplotou popsané výše. Taková látka se skládá z ionizované látky vznikající ze záření vyzařovaného hvězdami. Jedná se o nízkoteplotní plazmu. Stejným způsobem sluneční paprsky, které dosahují hranic Země, vytvářejí nad nimi ionosféru a radiační pás, který se skládá z plazmy. Rozdíly pouze v složení látky. Ačkoli v podobném stavu lze nalézt všechny prvky prezentované v periodické tabulce.

Plazma v laboratoři a její aplikace

Podle zákonů fyzika, plazma snadno dosažitelné v podmínkách obvyklých pro nás. Při provádění laboratorních experimentů stačí kondenzátor, dioda a odpor zapojený do série. Podobný obvod je navíc připojen k zdroju proudu. A pokud se dotknete drátů na kovový povrch, pak jeho částice, stejně jako pára a vzduch umístěné poblíž molekuly, jsou ionizovány a objevují se v agregovaném stavu plazmy. Podobné vlastnosti hmoty se používají při tvorbě xenonu a neonu lampy, plazma obrazovky a svářečky.

Plazma a přírodní jevy

V přirozených podmínkách, plazma může být viděn ve světle polární záře, a během bouřky ve formě kulový blesk. Vysvětlení některých přírodních jevů, které předtím byly přisuzovány mystické vlastnosti, se dal moderní fyziky. Plazma je tvořen a svítí na konci vysokých a ostrých předmětů (stožárech, věžích, obrovské stromy) se zvláštním stavu ovzduší, které byly přidány námořníky před staletími, neboť posel štěstí. To je důvod, proč se tento jev nazývá „Eliášův oheň.“

Když viděli výboj koruny v podobě světelných kartáčů nebo svazků při bouřce v bouři, cestující to považovali za dobré znamení a uvědomili si, že unikli nebezpečí. Není divu, protože předměty stoupající nad vodou, vhodné pro "znamení svatého", by mohly mluvit o přiblížení lodi k břehu nebo o prorokování setkání s jinými loděmi.

Nevyrovnané plazmy

Výše uvedené příklady jsou výmluvným důkazem toho, že není nutné ho ohřát na fantastické teploty, aby se dosáhlo stavu plazmy. Pro ionizaci stačí použít sílu elektromagnetického pole. V tomto případě těžké složky hmoty (iontů) nezískávají významnou energii, protože teplota během procesu tohoto procesu nesmí překročit několik desítek stupňů Celsia. Za takových podmínek se lehké elektrony, oddělené od hlavního atomu, pohybují mnohem rychleji než inertnější částice.

Taková studená plazma se nazývá nerovnováha. Kromě plazmových televizorů a neonových lamp se používá také pro čištění vody a potravin, které se používají k lékařské dezinfekci. Kromě toho studená plazma může podporovat zrychlení chemických reakcí.

Principy použití

Vynikajícím příkladem toho, jak uměle vytvořená plazma se používá ve prospěch lidstva, je výroba plazmových monitorů. Buňky takové obrazovky jsou vybaveny schopností vyzařovat světlo. Panel je jakýmsi "sendvičem" vyrobeným ze skleněných tabulí, které jsou blízko sebe. Mezi nimi jsou umístěny boxy se směsí inertních plynů. Mohou to být neon, xenon, argon. A na vnitřním povrchu buněk se aplikují fosfory modré, zelené, červené.

Mimo buněk jsou přiváděny proudové elektrody, mezi nimiž vzniká napětí. V důsledku toho se objevuje elektrické pole a v důsledku toho jsou molekuly plynu ionizovány. Výsledná plazma vyzařuje ultrafialové paprsky absorbované fosfory. Vzhledem k tomu vzniká fenomén fluorescence emitovanými fotony. Díky složité kombinaci paprsků ve vesmíru se objevuje živý obraz širokého spektra odstínů.

Plazmové hrůzy

Smrtelná tvář má tuto formu hmoty během jaderného výbuchu. Plazma ve velkých objemech se vytváří v průběhu tohoto nekontrolovaného procesu s uvolněním obrovského množství různých typů energie. Vzduchová vlna, která vznikla jako výsledek spuštění rozbušky, praskne ven a ohřívá okolní vzduch v prvních sekundách na gigantické teploty. V tomto okamžiku se objeví smrtící ohnivá koule, která roste impozantním tempem. Viditelná oblast jasné koule se zvětšuje díky ionizovanému vzduchu. Jizvy, klouby a trysky výbušné plazmy tvoří nárazovou vlnu.

Nejprve se zářící koule postupuje a okamžitě pohltí všechno na své cestě. V prachu se mění nejen kosti a lidské tkáně, ale i tvrdé skály, dokonce i nejodolnější umělé struktury a objekty jsou zničeny. Neužívejte pancéřové dveře v bezpečných přístřeších, vyrovnávacích nádržích a jiném vojenském vybavení.

Plazma svým vlastnostem připomíná plyn v tom, že nemá určité formy a objem a v důsledku toho je schopen neomezené expanze. Z tohoto důvodu je mnoho fyziků toho názoru, že by nemělo být považováno za samostatný souhrnný stav. Existují však značné rozdíly od jednoduchého horkého plynu. Ty zahrnují: schopnost provádět elektrické proudy a citlivost na vliv magnetických polí, nestabilitu a schopnost kompozitních částic mít různé míry teplot a teplot, přičemž vzájemně spolupracují navzájem.