Az anyag negyedik aggregált állapota, az űrkutatás laboratóriuma

Mindegy, gondolom, tudom az anyag három alapvető összetett állapotát: folyékony, szilárd és gáznemű. Ezekkel az anyagállapotokkal szembesülünk minden nap és mindenütt. Leggyakrabban vizet használnak példaként. A víz folyékony állapota a leginkább ismerős. Folyékony vizet folyamatosan igyunk, csapódásunkból folyik, és mi magunk is a folyékony víz 70% -a. A második aggregált vízállapot a szokásos jég, amelyet télen látunk az utcán. A gáznemű formában a víz is könnyen megtalálható a mindennapi életben. A gázállapotban a víz mindannyiunk számára gőz. Látható, amikor például teáskankot forralunk. Igen, 100 fokban van, hogy a víz áthalad a folyékony állapotról a gázállapotra.

Ezek a három aggregált anyagállapot, amelyek szokásosak számunkra. De tudtad, hogy valóban 4? Azt hiszem, legalább egyszer mindenki hallotta a "plazma" szót. És ma szeretném, ha többet megtudnék a plazmáról - a negyedik aggregált állapotról.

A plazma egy részlegesen vagy teljesen ionizált gáz, amelynek sűrűsége mind pozitív, mind negatív. A plazmát gázból nyerhetjük - az anyag 3 aggregált állapotából erős melegítéssel. Az aggregált állapot általában a hőmérséklet függvénye. Az első aggregált állapot a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyben a szervezet megtartja keménységét, a második aggregált állapot a hőmérséklet, amelyen a test kezd megolvadni és folyadékká válni, a harmadik aggregátumállapot a legmagasabb hőmérséklet, az anyag pedig gázgá válik. Minden test, anyag, az egyik aggregált állapotból a másikba történő átmenet hõmérséklete teljesen különbözõ, néhány alacsonyabb, némely magasabb, de szigorúan ebben a sorrendben. És milyen hőmérsékleten vált az anyag plazmává? Ha ez a negyedik állapot, akkor az átmenet hõmérséklete magasabb, mint minden korábbi. És ez tényleg. A gáz ionizálásához nagyon magas hőmérsékletre van szükség. A legalacsonyabb hőmérsékletű és alacsony ionizációs plazmát (körülbelül 1%) legfeljebb 100 000 fokos hőmérséklet jellemzi. Szárazföldi körülmények között ilyen plazmát villám formájában lehet megfigyelni. A villámcső hőmérséklete meghaladhatja a 30 ezer fokot, ami hatszor nagyobb a Nap felszíni hőmérsékleténél. By the way, a Nap és az összes többi csillag is plazma, gyakrabban még mindig magas hőmérséklet. A tudomány bizonyítja, hogy az univerzum teljes anyagának 99% -a plazma.

Az alacsony hőmérsékletű, magas hőmérsékletű plazmától eltérően csaknem 100% -os ionizáció és 100 millió fokos hőmérséklet áll rendelkezésre. Ez valóban csillaghőmérséklet. A Földön egy ilyen plazma csak egy esetben fordul elő - a termonukleáris fúzió kísérleteihez. Az ellenőrzött reakció meglehetősen összetett és energiaigényes, de eléggé ellenőrizetlenül a kolosszális erő - egy termonukleáris bomba fegyvere volt - amelyet a Szovjetunió 1953. augusztus 12-én tesztelt.

A plazmát nemcsak a hőmérséklet és az ionizációs fok, hanem a sűrűség és a kvazinutralitás szempontjából is besorolják. A kifejezés plazma sűrűsége általában az elektronok sűrűségét jelöli. vagyis az egységnyi térfogatú szabad elektronok számát. Nos, azt hiszem, minden világos. De messze mindenki tudja, mi a kvazinutralitás. A plazma kvazinutralitása az egyik legfontosabb tulajdonsága, amely a kompozícióban lévő pozitív ionok és elektronok sűrűségének gyakorlatilag pontosan egyenlő egyenlőségéből áll. A plazma jó elektromos vezetőképességének köszönhetően a pozitív és a negatív töltések elválasztása a nagy Debye hosszúság és a nagy plazma oszcillációs időtartamok között nem lehetséges. Szinte az egész plazma kvazinutrális. A nem kvázinutrális plazmának egy példája egy elektronsugár. A nem semleges plazmák sűrűsége azonban nagyon kicsi, különben a Coulomb repulzió miatt gyorsan romlik.

Nagyon kevés földi példát vettünk a plazmára. De elég sokan vannak. Az ember megtanulta, hogy a plazmát önmagára alkalmazza. Az anyag negyedik aggregátumának köszönhetően gázkisüléses lámpákat, plazma TV-ket, elektromos ívhegesztést és lézereket használhatunk. A szokásos nappali fénysugárzók szintén plazma. A világon egy plazma lámpa is van. Főleg a tudományban használják tanulmányozásra, és ami a legfontosabb - a legösszetettebb plazma jelenségek, köztük a filamentum megjelenése. Az ilyen lámpa fényképe az alábbi képen látható:

A háztartási plazma készülékeken kívül természetes plazmák láthatók a Földön is. Már említettük az egyik példáját. Ez villám. De a villámlás mellett a plazma jelenségek északi fények, a "Szent Elm fényei", a Föld ionoszféra és természetesen a tűz is lehetnek.

Figyeljük meg, és a tűz, a villám és a plazma egyéb megnyilvánulásai, ahogy mi nevezzük, égnek. Miért van ilyen fényes fénykibocsátás a plazma miatt? A plazma lumineszcenciája annak köszönhető, hogy az elektronokat a nagy energiájú állapotból az ionokkal utómunka utáni alacsony energiájú energiává alakítják át. Ez a folyamat emisszióhoz vezet, amelynek spektruma az izgatott gáznak felel meg. Ezért van a plazma izzó.

Szeretnék elmesélni egy kicsit a plazma történetéről. Végtére is, a plazmát csak olyan anyagoknak hívták, mint a tej folyékony összetevője és a vér színtelen összetevője. Minden megváltozott 1879-ben. Ebben az évben a híres angol William C. Crookes tudósította a gázok elektromos vezetőképességét, és felfedezte a plazma jelenségét. Igaz, az anyagnak ez az állapota csak 1928-ban volt plazmának nevezve. Ezt Irving Langmuir csinálta.

Végezetül azt szeretném mondani, hogy egy ilyen érdekes és titokzatos jelenség, mint a golyó villám, amit ezen a helyen többször írok, természetesen plasmoid is, mint a hagyományos villám. Ez talán a legszokatlanabb plasmoid minden földi plazma jelenség. Végtére is körülbelül 400 nagyon különböző elmélet van a golyó villámlásának rovására, de egyikük sem igazán helyesnek bizonyult. Laboratóriumi körülmények között hasonló, de rövid élettartamú jelenségek kerültek többféle módon, így a golyó villám természetének kérdése nyitva marad.

Természetesen a hagyományos plazmát laboratóriumok is létrehozták. Ha nehéz volt, de most egy ilyen kísérlet nem nehéz. Miután a plazma határozottan belépett a háztartási arzenálunkba, akkor a laboratóriumokban sok kísérletet tettek.

A legérdekesebb felfedezés a plazma régióban a null gravitációs plazmával végzett kísérletek voltak. Kiderült, hogy vákuumban a plazma kristályosodik. Ez a következőképpen történik: a feltöltött plazma részecskék elkezdenek taszítani egymást, és ha korlátozott térfogattal rendelkeznek, elfoglalják a hozzájuk rendelt területet, különböző irányokban futnak. Ez nagyon hasonlít egy kristályrácsra. Ez azt jelenti, hogy a plazma az anyag első aggregált állapota és a harmadik között lévő záró kapcsolat? Végül is a gáz ionizációja miatt plazmává válik, és a vákuumban a plazma ismét szilárdvá válik. De ez csak az én találgatásom.

Az űrben lévő kristályos plazmák meglehetősen furcsa struktúrával rendelkeznek. Ezt a szerkezetet csak a térben lehet megfigyelni és tanulmányozni, igazi kozmikus vákuumban. Még ha létrehoznánk egy vákuumot a Földön, és ott feltöltenénk a plazmát, akkor a gravitáció egyszerűen megnyomja az egész "kép" belsejét. Az űrben azonban a plazma kristályok egyszerűen felszállnak, és egy különlegesen formájú háromdimenziós térfogati háromdimenziós szerkezetet alkotnak. Miután elküldte a plazma orbitális megfigyelésének eredményeit a Föld tudósai számára, kiderült, hogy a plazmában lévő örvények furcsa módon megismétlik galaxisunk szerkezetét. És ez azt jelenti, hogy a jövőben meg fogjuk érteni, hogy a galaxisunk a plazma tanulmányozásával jött létre. A fényképek alatt ugyanaz a kristályos plazma látható.

Ez minden, amit a plazmával kapcsolatban szeretnék mondani. Remélem érdekli és meglepett. Végtére is ez valóban egy meglepő jelenség, pontosabban egy állam - 4 aggregált anyagállapot.

Valeria! Jó cucc. Valójában a plazma az anyag legáltalánosabb aggregált állapota az univerzumban. A plazma csillagokból áll, és az interstelláris terek többnyire plazmával vannak feltöltve. A tűz, amit gáz tüzekben és tűzben látunk, szintén plazma. De mivel a plazma olyan körülmények között fordul elő, amelyekben a feltételek nagyon eltérőek, nagyon eltérő a tulajdonságai különböző körülmények között.

Alapvetően figyelt a plazma hőmérsékletének különbségére. Ez kétségtelenül így van. De a plazma tulajdonságait a hőmérséklet függvényében határozzák meg. a generátorok részecskéinek tulajdonságait. és ezeknek a részecskéknek a koncentrációja egységnyi térfogatban. Ez hasonló ahhoz a tényhez, hogy az ideális gáz tulajdonságait a hőmérséklet, a nyomás és a móltömeg határozza meg.

De ellentétben a gázzal, a plazma mozgása még mindig nagyon erősen függ a mágneses mezőtől. amelyben a plazma mozog. A plazma önmagának külső alcsoportot rendelhet, vagy éppen ellenkezőleg, teljesen követi a mágneses mező erővonalát. Az első esetben az egyik a plazmában megfagyott mágneses mezőről, a második esetben pedig a fagyasztott plazmáról a mágneses mezőben. Ez a kapcsolat a mágneses térrel azzal a ténnyel jár, hogy a plazma viszonylag szabadon mozgó töltött részecskék sorozata, míg a gáz és az összes többi állapot semleges atomokkal van kialakítva.

Azt javasolnám, hogy írj egy olyan plazmáról, amelyet a Nap felszínéről és a csillagokról dobnak ki. Ez egy nap (sztelláris) szél és napsugárzó kozmikus sugár. Írd fel ezeket a jelenségeket. És ez befejezi a plazma általános elképzelését az anyagában. Ezt külön cikkként írhatja.

Ráadásul felhívom a figyelmet arra is, hogy amikor plazmakristályokról beszélünk, az összehasonlítás egy szilárd anyaggal nem teljesen helyes. A plazma nem válhat szilárdvá - ez egy másik aggregált állapot. Bár a Nap közepén a plazma sűrűsége nyolcszor nagyobb az arany sűrűségénél, de nincs keménysége. A plazma-kristályok szempontjából fontos a plazma sűrűség térben való eloszlás térbeli rendezése. Gyakran az égen látható a felhők rendezett gerincje. Ezek a belső légterek a légkörben. Nem rendelkeznek keménységgel, de rendszeres szerkezettel rendelkeznek. És a plazma - bizonyos körülmények között rendszeres szerkezet jelenik meg benne, hasonlóan a szilárd anyagok kristályos szerkezetéhez.

Természetesen a szemináriumon fogok beszélni, de a felső légkör kémiai reakciói által okozott optikai jelenségekkel kapcsolatos kutatásom során. Bár gondolkodtam arról, hogy egy kutatási papírt írtam a plazmára, de most nem. Eddig már van néhány tervezett témám, amelyek közvetlenül az asztrofizikához kapcsolódnak.

Az illusztráció miatt: ez egy nagyon gyakori fénykép - a plazma lámpa fényképe. Említettem egy plazma lámpát is ebben a cikkben.

A rejtélyre pillantottam. Érdekes! Köszönjük a linket és a cikkem olvasását.