فیزیک علم بسیار جالبی است. گاهی اوقات حاوی چنین مفاهیمی است که ما درباره آنها شنیده ایم، اما ایده واقعی نداریم. و امروزه، در عصر توسعه فناوری بالا، مفهوم پلاسما یا به عبارت دیگر گاز یونیزه شده بیشتر و بیشتر می لغزد. خیلی ها فقط با شنیدن این کلمه می ترسند و حتی سعی نمی کنند معنی آن را بفهمند. اما همه چیز بسیار ساده است و در این مقاله به شما خواهیم گفت که گاز یونیزه چیست و چه خواصی دارد.
قبل از اینکه اطلاعات دقیق و جامعی به شما بدهیم، بیایید یک سیر کوتاه به تاریخ داشته باشیم.
تاریخ
پلاسما، یا حالت چهارم ماده، در سال 1879 توسط ویلیام کروکس طی آزمایشاتی که شامل یک قوس ولتایی بود، کشف شد. پس از آن، یک علم کامل به نام فیزیک پلاسما ایجاد شد. کل علم از کجا آمده و چرا به آن نیاز است؟ موضوع این است که مطالعه پلاسما کاربرد زیادی در زمینه های مختلف علم و فناوری پیدا کرده است. اما در این مورد کمی بعد صحبت خواهیم کرد. و اکنون کمی در مورد ماهیت مفهوم "گاز یونیزه".
پلاسما چیست؟
این کلمه از یونانی به روسی آمده است. به معنای "تشکیل"، "ساخته" است. و اینها کلمات خالی نیستند. چگونهمشخص است که گاز معمولی به شکل ظرفی که در آن قرار دارد (درست مانند آب) به خود می گیرد. به همین دلیل آشفته است و شکل مشخصی ندارد. با این حال، پلاسما کاملاً متفاوت است. جای تعجب نیست که به آن حالت چهارم ماده می گویند. از نظر ویژگی های خاص خود به شدت با سایر حالت ها متفاوت است. واقعیت این است که تمام اتم های تشکیل دهنده پلاسما دارای بار مثبت یا منفی هستند.
قبل از اینکه در مورد چگونگی به دست آوردن پلاسما و محل استفاده از آن صحبت کنیم، اجازه دهید جنبه های نظریه فیزیک پلاسما را تحلیل کنیم، زیرا برای روایت بیشتر برای ما بسیار مفید خواهد بود.
نظریه پلاسما
در درس شیمی مدرسه، زمان زیادی به محلول ها و ذرات موجود در آنها اختصاص می یابد. این ذرات باردار دارای خواص منحصر به فردی هستند و بسیاری از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی سیستم های مختلف «محلول-حلال» را تعیین می کنند. با این حال، یون ها (ذرات باردار در محلول) نه تنها در محیط آبی وجود دارند.
همانطور که مشخص شد، گاز می تواند یونیزه شود و اتم هایی با بار مثبت یا منفی تشکیل دهد. این می تواند در فرآیند حذف یک الکترون از اتم توسط نیروهای خارجی اتفاق بیفتد. الکترون پرتاب شده همچنین می تواند به یک اتم دیگر برخورد کند و الکترون دیگری را "بُرد" کند. اما وضعیت معکوس نیز می تواند رخ دهد: یک الکترون می تواند به یک یون پرواز کند و دوباره یک اتم خنثی تشکیل دهد. و تمام این فرآیندها به طور مداوم در پلاسما رخ می دهد. در غیاب نیروهای خارجی برای حمایت از آن کاملاً ناپایدار است.
پلاسما عمدتاً به روشی بسیار ساده به دست می آید که در خانه برای هر یک از ما در دسترس است: با عبور گاز از یک قوس الکتریکی با ولتاژ بالا. هر چه دمای قوس بالاتر باشد، پلاسمای حرارت بیشتری در خروجی دریافت می کنیم. هر چه ولتاژ روی کنتاکت‌های آن بیشتر باشد، گاز یونیزه‌تر بعد از آن به دست می‌آید.
پلاسما را نیز می توان به چند نوع تقسیم کرد. در بخش بعدی با پلاسما (گاز یونیزه) آشنا خواهید شد.
انواع پلاسما
بر اساس منشأ، گاز یونیزه شده را می توان به مصنوعی و طبیعی تقسیم کرد. با نگاه اول، همه چیز واضح است، فرد به راحتی پلاسما را ایجاد می کند و از آن برای اهداف خود استفاده می کند (مثلاً لامپ های نئون، لیزر، همجوشی حرارتی کنترل شده). و چه نوع پلاسما در طبیعت وجود دارد؟ مشهورترین تجلی آن رعد و برق است.
گاز یونیزه می تواند شامل پدیده ای مانند شفق شمالی نیز باشد که همه ساکنان زمین شانس مشاهده آن را ندارند. همچنین باد خورشیدی که در فضای بیرونی وجود دارد، حالت چهارم ماده است. اگر پلاسما را به معنای وسیع‌تری در نظر بگیریم، معلوم می‌شود که کل فضای بیرونی متعلق به آن است.
پلاسما را نیز می توان بر دمای آن تقسیم کرد. همانطور که می دانید هر چه گاز داغتر باشد، حرکت مولکول ها در آن بیشتر و انرژی آن بیشتر می شود. از آنجایی که پلاسما نیز یک گاز است، این عبارات در مورد آن نیز صادق است. بنابراین، با شروع از دمای گاز یونیزه شده، به گرم (دما) تقسیم می شودمیلیون K و بالاتر) و سرد (به ترتیب دما کمتر از یک میلیون کلوین است).
یک شاخص دیگر وجود دارد - درجه یونیزاسیون. نشان می دهد که چند درصد از اتم های پلاسما به یون تجزیه شده اند. با توجه به این شاخص، یک گاز بسیار یونیزه و یک گاز کم یونیزه متمایز می شود. همچنین در یکی از طبقه بندی های پذیرفته شده عمومی گنجانده شده است.
نتیجه گیری
پلاسما درک آن چندان دشوار نیست. مشکلات با مطالعه عمیق تر آن شروع می شود. اما اینطوری میشه به هر چیزی نگاه کرد. ما به طور خاص به محاسبات ریاضی دست نزدیم تا ماهیت این مفهوم را تا حد امکان با جزئیات توضیح دهیم. فیزیک علم بسیار جالبی است و مطالعه آن ضروری است، اگر چه فقط به این دلیل که ما را در همه چیز و همه جا احاطه کرده است. و مقاله ما برای اثبات این موضوع است، زیرا پلاسما در همه جای ما وجود دارد، فقط گاهی اوقات ما ماهیت عمیق پدیده های مرتبط با آن را درک نمی کنیم.
