PLAZMOS BŪSENA: CHARAKTERISTIKOS, TIPAI IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Plazmos būsena yra vienas iš pagrindinių būdų, kuriais reikalas gali agregatas, ir tai yra labiausiai vyrauja stebimoje visatoje. Plazmą sudaro karštos, ryškios ir labai jonizuotos dujos, kurios įgyja unikalių savybių, išskiriančių jas iš dujinės būsenos ar visų kitų dujų.

Matome plazmą, išsibarsčiusią naktinio dangaus žvaigždėse. Kadangi Visatoje yra begalinis skaičius žvaigždžių, taip pat ūkas ir kiti dangaus dariniai, ji laikoma svarbiausia materijos būsena. Žemėje ji laikoma ketvirtąja būsena, po skysta, kieta ir dujine.

Plazminė lempa

Saulė yra artimiausias pavyzdys, kai galime įvertinti plazmos savybes natūralioje aplinkoje didžiulėmis skalėmis. Kita vertus, Žemėje atsiranda gamtos reiškinių, kurių metu akimirksniu atsiranda plazma, pavyzdžiui, gaisras ir žaibas audrose.

Plazma yra susijusi ne tik su aukšta temperatūra (milijonai kelvinų laipsnių), bet ir su dideliu elektriniu potencialu, su kaitrinėmis lemputėmis ir su begaliniu elektros laidumu.

Plazmos charakteristikos

Žvaigždžių ir ūkų plazma sudaro praktiškai visą stebimą Visatą. Šaltinis: Pxhere.

Sudėtis

Medžiagą sudaro dalelės (molekulės, atomai, jonai, ląstelės ir kt.), Kurios, atsižvelgiant į efektyvumą ir jėgą, su kuria jos pridedamos, sukuria kietą, skystą ar dujų būseną.

Plazmos daleles sudaro teigiamai įkrauti atomai, geriau žinomi kaip katijonai (+) ir elektronai (-). Plazminėje materijos būsenoje nėra kalbų apie molekules.

Katijonai ir elektronai vibruoja labai aukštais dažniais, parodydami kolektyvinį, o ne individualų elgesį. Jie negali atsiskirti ar judėti, jei nebus sutrikdytas visas dalelių rinkinys.

Tai neįvyksta, pavyzdžiui, su dujomis, kur jų atomai ar molekulės, nors ir susiduria viena su kita, sąveikauja minimaliai, nereikšmingai.

Mokymai

Plazmos būsena susidaro daugiausia tada, kai dujos jonizuojasi veikdamos labai aukštą temperatūrą.

Pirmiausia pradėkime nuo ledo kubelio. Tai yra tvirta. Įkaitęs ledas ištirps į skystą vandenį. Tada, kaitinant iki aukštesnės temperatūros, vanduo pradės virti ir iš skysčio išeis kaip garai, tai yra dujos. Kol kas turime tris žinomiausias materijos būsenas.

Jei vandens garai bus įkaitinti iki daug aukštesnės temperatūros, palankiomis sąlygomis ateis laikas, kai jų jungtys nutrūks ir susidarys laisvieji deguonies ir vandenilio atomai. Tada atomai sugeria tiek šilumos, kad jų elektronai pradeda šaudyti į apylinkes. Taigi susidarė deguonies ir vandenilio katijonai.

Šie katijonai galų gale įvyniojami į elektronų debesį, kuriuos papildo bendruomenės veikimas ir elektrostatiniai atrakcionai. Tada sakoma, kad iš vandens buvo gauta plazma.

Šiuo atveju plazma buvo suformuota veikiant šiluminei energijai. Tačiau labai energinga radiacija (gama spinduliai), taip pat dideli elektrinių potencialų skirtumai, taip pat gali sukelti jų išvaizdą.

Kvazineutralumas

Plazma pasižymi kvazinutraliu (beveik neutraliu) požymiu. Taip yra todėl, kad sužadintų ir išlaisvinto iš atomų elektronų skaičius paprastai yra lygus katijonų teigiamų krūvių dydžiui. Pvz., Apsvarstykite dujinį kalcio atomą, kuris praranda vieną ir du elektronus, kad susidarytų atitinkamai katijonai Ca ⁺ ir Ca ²⁺ :

Ca (g) + Energija → Ca ⁺ (g) + e ^-

Ca ⁺ (g) + Energija → Ca ²⁺ (g) + e ^-

Būti globaliu procesu:

Ca (g) + Energija → Ca ²⁺ (g) + 2e ^-

Kiekvienam susidarančiam Ca ²⁺ bus du laisvieji elektronai. Jei yra dešimt Ca ²⁺ , tai bus dvidešimt elektronų ir t. Tas pats argumentas galioja ir katijonams su didesniu krūvio dydžiu (Ca ³⁺ , Ca ⁵⁺ , Ca ⁷⁺ ir kt.). Kalcio katijonai ir jų elektronai vakuume tampa plazmos dalimi.

Fizinės savybės

Plazma paprastai atrodo karštos, švytinčios, labai elektrai laidžios skystos dujos, reaguojančios į elektromagnetinius laukus arba joms jautrios. Tokiu būdu plazmas galima valdyti arba užrakinti manipuliuojant magnetiniu lauku.

Plazmos tipai

Iš dalies jonizuotas

Iš dalies jonizuota plazma yra tokia, kurioje atomai nėra praradę visų savo elektronų ir gali būti net neutralūs atomai. Kalcio pavyzdyje tai gali būti Ca ²⁺ katijonų, Ca atomų ir elektronų mišinys . Šis plazmos tipas taip pat žinomas kaip šalta plazma.

Kita vertus, plazmos gali būti talpyklose arba izoliacinėse priemonėse, neleidžiančiose skleisti šilumos aplinkai.

Visiškai jonizuotas

Visiškai jonizuota plazma yra tokia, kurioje jos atomai yra „pliki“, nes jie prarado visus savo elektronus. Todėl jo katijonai turi didelį teigiamą krūvį.

Kalcio atveju šią plazmą sudarytų iš Ca ²⁰⁺ katijonų (kalcio branduolių) ir daugelio aukštos energijos elektronų. Šis plazmos tipas taip pat žinomas kaip karšta plazma.

Plazmos pavyzdžiai

Plazminiai ir neoniniai žibintai

Plazminės lempos suteikia saugų ir aiškų vaizdą, kaip ši materija veikia. Šaltinis: Pxhere.

Plazminiai šviestuvai yra artefaktai, puošiantys bet kurį miegamąjį su vaiduokliškais žibintais. Tačiau yra ir kitų objektų, kuriuose galime pastebėti plazmos būklę: garsiosiose neoninėse lemputėse, kurių tauriųjų dujų kiekį jaudina praeinant elektros srovei esant mažam slėgiui.

Ray

Iš debesų krintantys spinduliai yra momentinis ir staigus antžeminės plazmos pasireiškimas.

Saulės audros

Kai kurios „plazmos dalelės“ susidaro mūsų planetos jonosferoje nuolat bombarduojant saulės spindulius. Saulės pliūpsniuose ar plaktukuose matome didžiulį kiekį plazmos.

Šiaurės pašvaistė

Kitas su plazma susijęs reiškinys stebimas Žemės poliuose: šiauriniai žiburiai. Tokia ledinių spalvų ugnis mums primena, kad tos pačios liepsnos mūsų virtuvėse yra dar vienas įprastas plazmos pavyzdys.

Elektronikos prietaisai

Plazma, mažesnėmis dalimis, taip pat yra elektroninių prietaisų, tokių kaip televizoriai ir monitoriai, dalis.

Suvirinimas ir mokslinė fantastika

Plazmos pavyzdžiai taip pat matomi suvirinimo procesuose, lazerio spinduliuose, branduoliniuose sprogimuose, „Žvaigždžių karų“ žiburiuose; ir paprastai kalbant apie bet kokį ginklą, primenantį griaunamąją energijos patranką.

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. Plazmos mokslo ir sintezės centras. (2020). Kas yra plazma? Atkurta iš: psfc.mit.edu
3. Nacionalinis atmosferos tyrimų centras. (2020). Plazma. Atgauta iš: scied.ucar.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020 m. Vasario 11 d.). Kam naudojama plazma ir iš ko ji pagaminta? Atgauta iš: thinkco.com
5. Vikipedija. (2020). Plazma (fizika). Atkurta iš: en.wikipedia.org